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[参考译文] LM3489:密封铅酸充电器在所有关闭周期内以~5MHz 的频率振荡

Guru**** 2927270 points

Other Parts Discussed in Thread: LM3489, LM25085

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/731414/lm3489-sealed-lead-acid-charger-oscillates-at-5mhz-during-all-off-cycles

器件型号:LM3489
主题中讨论的其他器件: LM25085

上面显示的是一个4.2A SLA 充电器电路、其中移除了外部4.2A 电流限制电路、因为该电路移除后会出现问题。 该电路性能良好、满足其所需的输出电压、电流和主开关频率。 问题是、在每个开关周期的"关断时间"期间、控制器以~5MHz 的频率振荡、而不是关闭 FET。 LM3489内部的栅极驱动器有点弱、在此期间 FET 呈线性状态并散热过多、超过了其结额定值。 我没有找到任何方法来阻止这种振荡、下面是我尝试过的一些更改的列表(一次一个):

  • 删除了470uF 电解电容以增加纹波电压
  • 移除陶瓷电容器组并依赖电解电容器(因为陶瓷电容器的 SRF 约为3MHz)
  • 仅使用前馈电容器替换 C3/R4/C14纹波网络
  • 在20m Ω 感应电阻器后面连接该前馈电容器
  • 前馈电容值测试范围为100pF 至1uF
  • 尝试通过以下方式降低开关节点压摆率:
    • 将缓冲器一直增加到0.1uF/0欧姆
    • 使用具有大得多的 Qg 的 FET
    • 与 FET 栅极并联的电容器
  • 已提起 FB 引脚并连接了一个非常短的直接反馈网络
  • 使用我的组件修改了 LM3489评估板

尽管尝试了所有这些更改、器件仍会在关闭周期期间振荡。 我没有尝试的东西。 如何使它停止振荡?

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    我忘了说、SPICE 模型中的50pF 电容器是一种可靠的振荡仿真方法、不是设计的一部分。 遗憾的是、修复振荡的 SPICE 模型更改在现实世界中不起作用。
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    我会尝试将一个10至100欧姆的电阻器与 FET 的栅极串联。
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    不起作用、我尝试了10欧姆和100欧姆。  

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    如果它变得更好、您可能会尝试一些其他值。
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    这并没有改善问题、实际上只是在大部分关断周期内使 FET 保持线性。 值得注意的是、开关节点接地后不久、当系统的任何部分状态发生变化时、FET 将导通。 下面显示了250欧姆电阻:

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    是的;这就是我认为 FET/驱动组合振荡的原因。 您能否尝试使用具有不同电容的 FET?
    看起来您具有良好的输入旁路。 C7、C4和 C9是否靠近 VIN 和 GND 引脚?
    FET 栅极是否也靠近 IC??
    感应 R 上的 C8值非常大;我会尝试将其删除、看看会发生什么情况。
    此外、您还可以尝试增大 C11的值。
    此外、请确保您的布局接近数据表中建议的布局。
    您还可以从 TI 获取适用于此器件的 EVM、并从已知良好的设计开始进行修改、以满足您的需求。
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    正如我在第一篇文章中所说、我已经尝试过具有大得多 Qg 的 FET、我还将一个电容器与栅极并联、以将电容驱动得更高。 我在第一篇文章中还说过、我已经使用自己的组件修改了 EVM、但它仍然会振荡、我甚至还展示了该电路板的图片、其中显示了我在如此小的电路板上安装更大的组件所做的最大努力。

    此设计一开始是一个 LM25085设计、该设计在栅极驱动电流触发过流保护方面存在问题、使用 C8绕过感应电阻器周围的快速栅极驱动瞬变。 移除它不会改变振荡。

    我还没有尝试更改 C11的值。

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    我会尝试使用电容较低的 FET;我认为数据表中有一个限制。
    您可以尝试使 C7和 C9更靠近 VIN 和 GND。 并且可能使 M1的栅极更靠近 IC。
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    我开始使用的 FET 是 FDD5614P (Qg=15nC @ 10V)、我能找到的最好的是在 Rdson 变得过高之前 Qg=6.4 @ 10V 的 STD10P6F6。 这会改善振荡、但不会使其停止。

    如果不对电路板进行重新布局、我就无法将 M1移动得更近。此时、如果我要更改布局而不知道它可以解决问题、我将更改为恒定频率转换器、如 LTC3824、并完全避免这一问题。  

    STD10PF6F6 (Qg 减少2.5倍)、C7和 C9直接移到 IC 引脚上:

    我还在引脚上添加了另一个4.7uF 陶瓷电容器、但仍未解决该问题:

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    Daniel:

    您的原理图具有用于电流感应的 R5、但数据表建议将 Isen 电阻器(R17)直接连接到 PFET 的漏极。 您是否尝试将 R17连接到 VSW、而不是 PFET 的源极?

    Sam
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    尊敬的 Sam:

    感谢您查看此内容。 我尝试将 R17更改为0欧姆、但它没有停止振荡。 我没有尝试使用 RDS_ON 电流感应、因为我遵循图23中建议的设置使用指定电阻器(尽管您是对的、R17仅用于 RDS_ON 感应)。

    我已经观察到一个问题:如果我将 R7更改为远低于所需值、并且我在输出端使用一个电阻负载、这样转换器仍然会产生所需的输出电压和电流、振荡就会消失。 换句话说、固定过流一次性关断时间不容易受到此振荡问题的影响。
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    Daniel:

    有趣。 感谢您继续测试并分享您的发现。

    我只是注意到了 C10。 这会在每次 SW 变为低电平时将 FB 拉低、这可能会诱使器件立即重新导通(在 TON_MIN 之后、我们在您的波形中看到的值为100ns)。 尝试删除 C10并再次测试。

    Sam

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    Sam、您好!

    正如我在第二个答复中所说:"我忘记了提到、SPICE 模型中的50pF 电容器是一种可靠的振荡仿真方法、不属于设计的一部分。 遗憾的是、修复振荡的 SPICE 模型更改在现实世界中不起作用。"

    由于这看起来是一个容易受到攻击的反馈引脚、因此提起反馈并将其直接用手接线尽可能短的时间、以使其与 IC 上的已提起 FB 引脚保持连接、这并不能解决问题。 这是我尝试的第一件事。

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    Daniel:

    是的、很抱歉。 我已经回去重新读了。

    很明显、您可以通过将组件移至 EVM 来重现此问题。 这是一个很强的指标、表明它与组件选择有关、或者该器件对我们周围的组件有何反应。

    正如 Frank 提到的、您是否尝试移除 C8?

    您能否共享电路板原理图而不是仿真文件? 我想知道 C10之外的其他器件是不同的。

    谢谢、
    Sam
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    EAH 很奇怪、因此我尝试更换电感器和输出电容器、以防它与 SRF 相关、但这种情况根本就没有发生。

    是的、正如我之前所说的、我尝试移除 C8:

    "此设计一开始是  个 LM25085设计、它的栅极驱动电流触发过流保护、C8用于绕过感测电阻周围的快速栅极驱动瞬变。 移除它不会改变振荡。"

    这里是原理图、我还将其作为.pdf 附加、因为图像压缩似乎正在对其进行跟踪。

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    Daniel:

    您已经尝试了很多测试、我感谢您的耐心。 如果你所说的一切都是真的、我的想法也会被淘汰。 一种愚蠢的方法是在您逐个交换组件以使用原始组件时继续测试 EVM。 一旦振荡停止、您更改的最后一个组件可能是导致它的原因。

    Sam
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    Daniel、您好!

    E2E 主题在30天后锁定、因此我将关闭此主题。 如果您的问题仍然存在、并且您还有其他问题、请随时打开包含这些问题的新主题。

    此致、
    Katelyn