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[参考译文] TPS54202:输出电压为1.35V 时的稳定性

Guru**** 670100 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS54202EVM-716, TPS54202, TPS54202H, TPS562201, TPS54308, TPS54339, TPS54239
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/744956/tps54202-stability-with-1-35v-output-voltage

器件型号:TPS54202
主题中讨论的其他器件:TPS562201TPS54308TPS54339TPS54239

我们正在考虑将 TPS54202用于新设计、其中我们将需要四个、每个都从15V 电源轨运行、并产生5V、3.3V、1.5V 和1.35V 电压。 我们已经购买了多个 TPS54202EVM-716板进行实验、但在1.35V 输出下很难获得稳定的行为(我们还没有尝试1.5V)。

1.35V 电压轨需要在接近0A 的负载和高达大约1.5A 的电流下运行。

最初、我们采用了 EVM 并试验了默认的5V 设置。 然后、我们将下分压电阻替换为78.7k 和348R 串联电阻、以产生1.35V 输出、从而使电感高于所需的15uH 电感器。 输出电容器2x22uF 与我们的设计相匹配(如果在1.35V 电压下有任何电压、我们的电容将高于在5V 直流偏置下开发板的电容)。 我们还将前馈电容器更改为15pF。

我们看到的行为是:

  • 在无负载的情况下、纹波看起来是合理的-在脉冲跳跃模式激活的情况下、每隔1秒左右产生20mV 的反冲
  • 从0A 负载上升到300mA、我们看到纹波随着负载上升到112mV
  • 将负载升高到2A 时、我们可以看到负载纹波高达约350mV 时的这种增加
  • 在2A 负载下关闭并重新打开 PSU 时、纹波小于20mV -更干净
  • 从这一点开始、以100mA 的步长降低负载、纹波保持在20mV 左右、直到在突然跳升至350mV 时达到0.5A
  • 无论电流负载发生变化的位置如何、纹波都会保持较高的电平
  • 只有在负载大于1.2A 时接通电源才能降低纹波

这似乎是一个稳定性问题-产生的纹波不是过度振荡、但显然超出了我们的预期。 它还显示了加载步骤。 有时、我们会看到20mV 时的低纹波、然后随机跳至350mV。

我们对 TPS54202H 具有相同的行为(非展频)、当我们更改前馈电容器或负载电容时、它看起来没有太大的影响。 增大负载电容自然会降低纹波、但仍然超出我们的承受范围、并且这种两态行为未得到纠正。 我们还将电感器更改为4.7uH 的计算值。

我们已经执行了稳定性波特图、其中显示了大约40度的相位裕度、但我们仍在表征我们的测试设置和隔离变压器以进行此测量。 我们正在努力提高我们对该测量的信心。

如果有人指出我们需要在哪里解决这个问题,我将不胜感激。 最终、PSU 将通过负载阶跃变化连接到处理器、该处理器具有大量用于去耦的电路板分布式电容。 我需要确保这是 IC 的理想选择。 或者、TPS562201可以完美地为我们工作、但我们希望在输入电压上有更多的净空。

此致、

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    下图(蓝色输出纹波、黄色开关节点)显示了电源何时从大约20mV 转换为几个搜索的 mV 输出纹波。 它以900mA 负载开启、然后左转。 几秒钟后、没有外部激励、如图所示发生了变化。 在不发生负载变化的情况下、跳闸必须在这种不稳定的边缘。

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    您好!

    负载是多少? 负载是恒定的吗?

    我建议使用 L=4.7uH 和 Cout=66uF/88uF 的值。

    肖恩
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    您好、Shawn、

    感谢你的答复。 我们使用了两种不同的负载-对于增量测试、我们使用 TTI LD400直流电子负载。 如果此负载出现任何振荡、我们还使用绕线功率电阻器对此进行了测试。

    我们将尝试使用您的值、尽管我们已经尝试使用4.7uH、因为这是我们的原始计算起始值。 我们还尝试以增量方式向输出端添加22uF 电容器、看看这是否有用。 出于某种原因、TPS54202无法确定是脉冲跳跃模式还是连续开关模式。

    我还找到了我们将要试验的 TPS54308 -这个 IC 似乎具有强制脉宽调制模式。

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    Mark、您好!

    是的、TPS54308是强制 CCM 模式、轻负载时的输出纹波小于 TPS54202。
    如有任何更新、请告知我们、谢谢。

    肖恩
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    您好、Shawn、

    我们尝试使用4.7uF 电容器、并根据您的建议在开发板上添加电容器以覆盖66和88uF。 正如预期的那样、较大的电容确实降低了纹波、但我们仍然存在 IC 无法确定是否应为脉冲跳跃的问题。

    一位同事已经对人们在其他 IC 上报告的类似问题进行了一些研究-这表明、这可能与确定是否进入轻负载模式的电流感应有关。 有时、当它不应因此产生较大的输出纹波时、它似乎会执行此操作。

    我们有 TPS54308作为试验用。 我还订购 了 TPS54239 / TPS54339的开发板、因为它们具有 D-CAP2、这在我们的应用中应该更好。

    很高兴知道为什么 TPS54202在这个输出电压上遇到困难、而不仅仅是使用一个不同的 IC 来解决这个问题。 我们花了相当多的时间来研究这个问题、但我想知道它是否是 IC 的一个限制?

    谢谢、Mark

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    您好!

    对于 TPS54202、它设计用于在轻负载时实现高效率、但由于采用了跳跃脉冲模式、纹波更大。 如果您关心输出纹波并且不需要效率、则可以使用强制 CCM 器件、例如 TPS54308。

    您能否在 L=4.7uL、Cout=88uF 的情况下共享波形(SW、VOUT)?

    肖恩
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    您好、Shawn、

    我将努力将波形添加到该线程中-希望对于给定的负载、我们可以提供一个示例、说明何时进行正常开关和低纹波以及何时进行脉冲跳跃。 这可能需要一天的时间、因为我们还有另一个项目在运行。

    我想、由于其相对于输出电压的尺寸、该纹波看起来更加极端。 从这项调查中、我们似乎了解到、如果我们需要低输出电压和无负载上的低纹波、则不需要具有轻负载效率模式的转换器、而需要 FCCM。

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    我们仍在进行这方面的工作。 选择不同的 IC 可以解决该问题、但我们希望尝试了解原始选择效果不佳的原因。
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    您好!

    如前所述、如果器件是 Eco-mode、则在轻负载时会降低开关频率以获得更高的效率、但纹波更大。 如果器件是 FCCM、则频率与 CCM 相同、纹波很小、但轻负载下的效率较差。

    肖恩