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[参考译文] LM2575:纹波电压变化较大

Guru**** 2494635 points


请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/716042/lm2575-large-variation-in-ripple-voltage

器件型号:LM2575

您好!  

我们在某些设计中使用 LM2575S-3.3器件已有一段时间没有问题。 通常、我们得到大约10-15mV (峰峰值)的小纹波电压。  

最近、我们遇到了来自制造商的器件问题、一些电路板会表现出更高的纹波电压(70-100mV 峰峰值)。 这对我们的应用有很大影响、因为我们使用 ADC 并使用3.3V 线路作为基准。 通过一次移除和交换一个组件、我们发现降压转换器本身就是这种巨大变化的原因。 可以通过更大的输出电容器来平滑纹波、我们通常使用330uF、但平滑更高纹波的降压转换器需要大约800uF。  

我们还进行了批量测试、发现虽然我们制造商生产的器件中有70%存在此问题、但我们从经销商处购买的10个器件中没有一个存在此问题。  

这可能是器件中的容差问题吗? 当所有其他因素相同时、纹波电压增加约8倍似乎非常糟糕。 或者我们是不是运气不好、还是以某种方式获得了故障批次?

"故障"设备上的日期/批次代码为:

41AY9T0E3

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    Richard、

    感谢您的深入调查。 我的第一个想法是由布局引起的一些不稳定、而布局可能会被 IC 中的容差放大。 您能否发送布局以及开关节点("output"引脚)和 VOUT 的一些示波器截图?

    同时、让我与我的团队联系以检查这一点。

    Sam
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    尊敬的 Sam:  

    这是 PCB 的布局:

    U100 - LM2575S-3.3

    C100 -输入电容器100uF

    C102 -输出电容330uF

    D102 -开关二极管  

    L100 -电感器330uH

    下面是3.3V 时输出的波形(仅限交流)

    最后、这是 VOUT (DC)的输出波形:

    此致、

    Richard

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    Richard、

    感谢您提供此信息。 我仍然倾向于不稳定。 第二个波形的条件是什么? 您能否在满负载、半负载和空载条件下共享波形? 您能否将 SW/输出放在通道1上、将 VOUT 放在通道2上、以便我们可以看到相关性?

    另请附上您的原理图、以便我也可以进行仔细检查。

    谢谢、
    Sam
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    尊敬的 Sam:

    感谢迄今的答复。 之前给出的第二个波形的条件为部分负载、输出电流约为370mA (负载电阻为9 Ω)。  

    我在三种不同的负载条件下并排附上了系统图像、输出电流为0.37A、1A 和0A。 在空载条件下、我必须移除 TVS 二极管、因为它会出现过压情况并短接地。 顶部波形显示稳压器电路的3.3V 输出、底部波形显示 VOUT。

    0.37A -请注意、我们在这里的开关边沿上看到尖峰、考虑一下它通过示波器提供的某种反馈、但我无法通过更改探针或示波器上的设置来消除它。 仅当同时测量3.3V 输出和 VOUT 时才会发生这种情况。  

    1A

    0a

    这也是涉及稳压器电路的原理图部分。

    谢谢、此致、

    Richard

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    Richard、

    开关波形看起来非常不稳定。 理想情况下、您应该具有连续矩形波。 这是一个旧部件、因此我不会对某些占空比的摆动感到惊讶、但这比我预期的要好得多。

    您是否看到以前设计中具有可接受纹波的类似波形?

    Sam
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    尊敬的 Sam:  

    否、我看不到我在问题所在的单元上看到的任何振荡。 下面是工作装置的附加图像。 在连接两个探头时具有与之前相同的尖峰、单独采样时不会发生尖峰。 对我来说、工作单元看起来是一个非常完美的方波。

    此致、

    Richard

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    Richard、

    你是对的、工作单元看起来很棒。

    您能否确认在同一电路板上交换 IC 将使其从出色工作状态变为我们看到的不稳定状态?

    Sam
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    尊敬的 Sam:

    是的、交换芯片将立即恢复不稳定。 作为批测试的一部分、我通过将一个原始"有故障"的器件焊接到批测试的一半位置来进行双重检查、并且它的执行方式与最初的高噪声/纹波相同。  

    此致、  

    Richard

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    Richard、

    是的、看起来有一些工艺问题导致该器件在此板上越过稳定性边缘。 我想检查一下我们是否可以通过几项测试将其重新控制:

    1.将100nF VIN 电容直接放置在 VIN 和 GND 引脚上。 现在、GND 路径通过电路板周围的大通孔到达散热焊盘。 如果该电容环路较小、它应该有助于器件运行。
    2.如果建议#1变化不大、旋转 C100并将 GND 焊盘连接到这些通孔。
    3.将飞线从 FB 引脚连接到输出电容器。 该走线应远离噪声走线、布局不显示 FB 如何连接到 VOUT。
    4、如您所做的那样、放置更多的输出电容。 开关节点是否或多或少稳定?

    Sam
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    尊敬的 Sam:

    成功! 我测试了点1和点2、但变化没有影响、但当我实施点3并将反馈线路更直接连接到输出电容器时、问题消失了。  

    我想这是由于我们使用3.3V 反馈线路绕过电感器并通过内部3.3V 平面时所采用的路径。 我们将考虑修改布局、以尽量减少此路线并采用不同的路径。  

    感谢您的帮助。

    此致、

    Richard

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    Richard、

    很高兴听到我们到达了它的底部! 祝您度过美好的一天!

    Sam
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    尊敬的 Sam:

    作为对此的快速跟进、我们将订购几个经过修改的 PCB、这(如下所示)是我们将反馈路径移动到的位置(顶层红线)。 您是否有任何其他有助于改进布局的建议?

    谢谢、此致、

    Richard

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    Richard、

    FB 迹线看起来很好。 您可以在 SW/输出节点附近进行更多的布线、因为它靠近该噪声节点。

    这种开关频率为~50kHz、因此布局不一定是完美的。 还有一些想法:

    • 您可以将二极管和电感器移至更靠近 IC 的位置、以减少该环路中的寄生电感。
    • 您可以使用较短的布线将 C103/4连接到 L100。 现在它必须移动一点。

    Sam