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[参考译文] LM26420-Q1:负载调节问题

Guru**** 2518860 points
Other Parts Discussed in Thread: LM26420-Q1, LP5912-Q1, LM26420

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/731783/lm26420-q1-load-regulation-issue

器件型号:LM26420-Q1
主题中讨论的其他器件: LP5912-Q1LM26420

您好!

我们在汽车设计解决方案中使用 TI PMIC LM26420-Q1和 LDO LP5912-Q1。

电源原理图如图所示

降压转换器的2.2V 输出馈入开关负载、也作为 LDO 的输入。 LDO 的1.8V 输出进入模拟电路。 开关负载和模拟电路位于同一个芯片上、我们在芯片附近有值为10uF 的去耦电容器、2.2V 电源轨的去耦电容器为2pF、1.8V 电源轨的去耦电容器为0.1uF。

我们将观察由于在室温下以2.2V 输出和1.8V 输出进行切换而产生的尖峰。 在105C 时、尖峰的振幅更大、并导致性能下降。

25°C 时传输过程中观察到的输出:

105°C 时:

黄色对应于2.2V 降压输出、绿色对应于1.8V LDO 输出。

在105C 下、通过在1.8V LDO 输出下使用47uF 电容器提高了性能:

即使在25°C、使用47uF 电容器时、尖峰也会降低、如下所示:

当前、1.8V 输出电压需要使用大于47uF 的电容值来提高性能。 电容器值看起来太大、会增加 BOM 成本。 此外、这似乎是一个快速解决方案、我们不确定问题的根本原因。

您是否有任何建议可以找出问题的根本原因并提高性能?

在我们之前的设计中、我们使用了另一个制造 PMIC、在该 PMIC 上未观察到此类问题。 在当前设计中、我们使用 TI 解决方案替换了 PMIC、使负载和负载附近的去耦电容器保持不变。

以前的 PMIC 是双路降压+ LDO 单芯片解决方案。

上一个 PMIC 的输出为:

为了从 TI PMIC 和 LDO 获得干净的输出、您建议进行哪些更改?

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    Sreejith、

    您能否显示放大的波形? 让我们从2.2V 输出开始。 我需要同时查看输出电压和 SW1电压。 尝试500 nsec/div。 我们需要确定您是否看到开关噪声或其他一些伪迹。
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    尊敬的 John:

    下面是放大的波形:

    黄色轨迹线表示在 L14之后 C165上的输出。 绿色迹线位于 SW1。

    我们观察到的应该是负载开关造成的。 它仅在 PA 开启时出现、如下面的缩小捕捉所示:

    下面是 PA 关闭时的波形:

    此致、

    Sreejith

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    Sreejith、

    好的、我们已经确定开关噪声不是您的问题。  由于负载条件、您将获得更大的纹波。  您能给我打个关于"PA"的电话吗?  从您的波形来看、它看起来是"on"大约180 μ s、然后快速地将其"关闭"、然后重新"打开"。

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    尊敬的 John:

    它是基于占空比的射频功率放大器。 尖峰与运行的双周期对齐。 这些尖峰会泄漏到1.8V LDO 输出中、从而导致性能下降。

    此致、
    Sreejith
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    Sreejth、

    您将需要增加输出电容。  对于负载阶跃、当电流突然变化时、所有额外的电流必须由输出电容提供、直到环路可以调整。  更低值的输出电感器和更宽的环路带宽也会有所帮助、但您主要需要增加输出电容。  您知道负载阶跃幅度和压摆率吗?  

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    尊敬的 John:

    我们已经尝试增加电容值、并且在2.2V 输出时降低电感值。 但尖峰没有显著改善。

    我们的主要关注点是:

    • 在温度为25°C 时、2.2V 降压输出的尖峰会耦合到1.8V LDO
    • 1.8V LDO (LP5912-Q1)输出(105C (60mVpp)时的尖峰高于25C (40mVpp)时的尖峰。 尖峰振幅的这种增加会导致105C 时的性能下降。

    您是否可以建议任何其他解决方案来降低尖峰?

    此致、

    Sreejith

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    Sreejith、

    您尝试增加多少电容?  您能告诉我负载阶跃系统配置的振幅和压摆率吗?  我可以通过该公式估算需要多少额外电容。

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    尊敬的 John:

    这些是使用原始值 L 和 C ie 1uH 和2 x 22uF 捕获的电压和电流波形:

    黄色轨迹线对应于电压、绿色与电流。

    电流在1.3us 内以~300mA 的速度上升。

    此致、

    Sreejith

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    尊敬的 John:

    您是否有机会查看它

    此致、
    Sreejith
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    Sreejith、

    您可能需要考虑急剧增加。  您可以高达2 x 100 uF + 1 x 22 uF 吗?

    请告诉我、这是否对您有效。

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    您好、John、

    感谢您的支持!

    我是 Chitanya Rathi、在这个项目上与 Sreenejith 合作。

    对于我们的设计而言、添加2x100uF 电容器是不可行的选择。 您是否有任何其他解决方案可降低2.2V 时的尖峰?

    正如 Sreejith 先前提到的、我们在早期版本中使用的是非汽车 PMIC、我们没有看到这种尖峰。 在该 PMIC 设计中、在2.2V 降压输出下、我们只有1uH 和10uF 的组合。

    LM26420-Q1 PMIC 是否无法处理负载中的此类开关?

    谢谢、
    Chitanya
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    Chaitanya、
    您观察到的具体内容是"负载阶跃瞬态响应"。 转换器的输出电流不能瞬时变化。 当负载电流突然增加时、初始的额外电流必须来自存储在输出电容器中的能量。 这将导致输出电压降低、闭环控制环路将允许转换器输出电流增加到新的负载电平、并将输出电容器重新充电至所需的稳压电压。 当负载电流突然减小时、反向发生、过多的负载电流流入输出电容器、并导致输出电压上升到所需的调节点以上。 内部控制环路将响应并降低输出电流、输出电压返回到所需的调节点。

    涉及瞬态振幅和恢复时间的因素主要是输出电容和 ESR。 您已经在使用低 ESR 陶瓷类型。

    接下来是控制环路带宽。 对于 LM26420、它本质上是内部固定的。

    电流上升或下降的速度由电感器值决定。 您可能会通过减小电感器值来提高性能。 它的影响不像增加输出电容器那样大。

    此外、您还可以说您之前的 PMIC 只有10uF 的输出电容。  如果它的性能以及输出上2 x 22uF 的电流电路和同一电感器、我会感到惊讶。  您的负载阶跃现在是否可能具有更快的压摆率或更高的振幅?