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[参考译文] LM5118:最终确定生产设计

Guru**** 1086020 points
Other Parts Discussed in Thread: LM5118
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https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1183155/lm5118-finalisation-of-design-for-production

器件型号:LM5118

您好!

我正在开发一个电源、可用于多种应用。 第一个是用于拖车工业 PC 的稳定且受保护的汽车电源。

24V 3A。 我使用了工作台电源设计器来组装第一个原型。 测试完成后、我很高兴我能让它正常工作、但我还不相信这个设计、我有几个问题。

以下是我的压力、如果这是"好"或不是"好"、请评论这些压力:

1:1.5A 电流时、电感器已经发热、大约有40种脱脂。 输出电路中的所有电容器(陶瓷电容器和电解电容器)也是如此。 频率约为290kHz 我该怎么做才能使电容器上的负载更轻、可能 会增加更多的负载来分散负载?

2:在示波器上、我看到 M2 (第二个 FET 接地)在降压模式下打开 Vin:30V 在任何负载下的周期开始时、这是正常的吗? 为什么? 它是如何工作的?

3:我使用了处于标准组件范围内的不同电阻器。 输出大约为23.2V。 我想放置一个修整电位器。 这是可取的吗? 因为修整电位计内部有线圈导线、我担心这会导致问题。 在示例中、我将使用的电位计类型添加为以下 attatchemtn。 请忽略我将使用较小值的值。

4:我还想制作一个12V 输出版本。 我可以在 WebBench 电源设计中重新进行设计、但也可以更改反馈电路中的一些电阻器吗?  

34:反馈电路的电阻器可以安全地进行哪些更改。 规则是什么? 它是简单的电阻器电压偏差还是也会影响到 LM5118上 COMP 的电路?

5:在测试时、我还进行了输出短路测试、并看到几秒钟后、输出二极管变得很热。 输出电压非常低、如0.8V 左右、电流为7.5A。 在最终设计中、我将在输出短路的情况下在输出端放置一个3A 慢熔丝。 这是正常行为还是我的设计中的一个库尔特?

6:我在输出端放置了一个 TVS 二极管、以防万一。 这仅仅是通过试验汽车应用中无法解决的有问题的 buckboost转换 器来实现的。 在极少数情况下、这种保护会有用、使用这种保护是否仍然有意义?

示波器的照片是电感器与地面相关的两侧。  

红线是切换到 Vin 的高侧

vlue 行是连接到输出二极管的低侧。

具有完美方波的射线负载为1.5A

具有几乎完全正弦波@1.4MHz 的频率为空载。

另一个是1.5A 负载

所有这些都是在降压模式下以30V 输入电压获取的

最后、我要说的是、IC 和 WebBench 设计人员对我非常不满意。  我在这个问题上的专业知识很少、因此能够找到 buckboostConverter。 感谢您的参与!

 e2e.ti.com/.../7041.WBDesign18.pdf

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    您好、Michel、

    感谢您使用 E2E 论坛、我不确定您会问什么问题?

    谢谢你  

    BR、

    Haroon

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    您好!

    感谢您回复我的帖子。

    我提出了多个问题、我将尝试更好地描述我的问题、请参阅下面的问题:

    请使用我的第一个帖子了解示波器和电路的设置。

    1:1.5A 电流时、电感器已经发热、大约有40种脱脂。 输出电路中的所有电容器(陶瓷电容器和电解电容器)也是如此。 频率约为290kHz。 电源额定电流为3A。

     ——这会带来更多的热量吗?

     这种热量来自哪里? 所有器件的额定电流和频率都是如此。

    2:在我的示波器上、我看到 Q2 (第二个 FET 接地)在降压模式下打开、Vin:30V 在任何负载下的周期开始时、这是正常的吗? 为什么? 它是如何工作的?

      -当我看到标准降压转换器时,没有 FET 接地,也不需要 FET。 为什么这会开启一会儿?

      我问这个问题是因为我打开它对我没有任何意义,我很愤怒,我可能在我的电路板设计上犯了一个错误。

    3和4反馈电路... 电阻器从 VO 到 FB 和 GND/电路在 FB 和 COMP 之间具有2个电容器和1个电阻器。

    -我是否可以简单地使用车床更换电阻器偏置电路以获得不同的输出电压?

    -我问是因为我也想 制作一个12V 版本  

    -我要求小心放置一个修整电位计、以便精确调节至精确的24.0V

    5:在测试时、我还进行了输出短路测试、并看到几秒钟后、输出二极管变得非常热。 输出电压非常低、如0.8V 左右、电流为7.5A。 在我的最终设计中、如果输出短路、我将在输出端放置一个3A 慢熔丝。

    问题是对于3A 额定电源来说、这个大约7.5A 的电流限制真的很高。 我可以更改这个吗? 如何实现?

    6:在电压峰值的情况下、我在输出端放置了一个 TVS 二极管。 该 TVS 二极管放置在远离输出二极管和电容器的位置。 并在大约30V 的电压下开始导通。

    从长远看,这是否会引起问题,比如电容器降压时,并不是所有的尖峰都被电容器捕获?

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    您好、Michel、

    请允许我建议您使用 Excel 计算器查看您的设计 :https://www.ti.com/lit/zip/snvu065

    您的输入电压范围是多少?

    以下是一些有关降压/升压转换器布局优化的文章:
    https://e2e.ti.com/blogs_/b/powerhouse/posts/four-switch-buck-boost-layout-tip-no-1-identifying-the-critical-parts-for-layout
    https://e2e.ti.com/blogs_/b/powerhouse/posts/four-switch-buck-boost-layout-tip-no-2-optimizing-hot-loops-in-the-power-stage
    https://e2e.ti.com/blogs_/b/powerhouse/posts/four-switch-buck-boost-layout-tip-no-3-separating-differential-sense-lines-from-power-planes
    https://e2e.ti.com/blogs_/b/powerhouse/posts/four-switch-buck-boost-layout-tip-no-4-routing-gate-drive-and-return-paths

    它们是为4开关降压/升压转换器编写的、但也应对 LM5118有所帮助。

    此致、
    Brigitte

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    您好!

    输入电压范围约为18至35V、例如24V 车辆的电池电压。

    我在 UVLO 放置了不同的电阻器、以便在18V 63K 和4K7时关闭、这种做法现在效果良好。

    这些心囊非常有用、将在胸板中实施。 计算器对我的设计进行了大量检查。

    我已经做了更多的测试、发现输出二极管的恢复速度不够快。 我认为我在更换热电后焊接过热、这会稍微降低一点。

    问题1可能是二极管、我现在必须做更多测试:)

    问题2我认为是因为它在30V 时仍处于降压/升压瞬态模式、如果我错了、请纠正我的问题。

    问题3和4反馈电路很容易通过 Excel 工作表修复、因此这对我来说是固定的

    问题5 电流限制由我在数据表中看到的无需询问就知道的限流电阻器设置。

    问题6输出电路中的 TVS 二极管是否安全使用或是否可以解决问题?

    我在测试后有一个新问题。

    问题7在升压模式下、输入电压为18V、输出电流为1.5A 时、转换器启动、但输出电压从未达到24V、因此产生高音调噪声。 转换器未"启动"。 当无负载连接时、启动很容易。 在负载较小的情况下、"启动"大约需要1秒。 你能给我一个线索,告诉我发生了什么事吗?

    感谢 advanse

    BR。

    米歇尔·达特马

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    您好、Michel、

    请 为您的问题添加一些波形。

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    大家好、

    我现在只是做了更多的测试、但没有从这些测试中学到任何东西。 它的行为与我预期的不同。

     冯先生。 您希望在特定情况下看到哪些波形? 您希望我将探头放在哪里? 请注意、在我的第一篇文章中、我在电感器周围放置了大量的波形。

    在今天的测试中、我再次将探针放置在输出二极管上。 我看到二极管的大量尖峰仍然越来越多地升温。

    当电路处于空载状态时、它可以在升压模式下轻松启动。 频率在300到900kHz 之间有很大变化、仅在负载下稳定。

    最后、在测试时、我错误地在27.5V 时断开了输入电解电容器。 这款器件采用了 lm5118 IC。  

    我将更换它、但我要么运气差、要么设计差。

    有人能向我解释一下变化的频率吗?

    如果输入电容器脱落、为什么薯条?

    我可以做些什么来检查光电二极管的尖峰或它是否正常?

    降压启动问题的原因是什么?

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    您好、Michel、

    请指定您遇到的问题、我们无法在调试时解决您遇到的每个问题。

    此致、

    Feng Ji

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    当输出端无负载时、IC 将频率从300更改为900kHz 是否正常?

    输出二极管上的尖峰是否正常? 我使用300kHz 和 BSC123N08NS3G 二极管

    当输入电容器发出嘎嘎声时、IC 会死机... 这样做的原因可能是什么?

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    您好、Michel、

     当输出上没有负载时、频率不会从300kHz 变为900kHz. 您是否有此问题的波形?

     在输出二极管上尖峰意味着什么? BSC123N08NS3G 是功率 MOSFET

    输入电容器从 IC 中脱落时、很难判断为什么会死机。

    此致、

    Feng Ji

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    您好!

    [引用 userid="522027" URL"~/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1183155/lm5118-finalization-of-design-for-production/4471565 #4471565"> 当输出上没有负载时、频率不会从300kHz 变为900kHz. 您是否有此问题的波形?[/引述]

    [引用 userid="522027" URL"~/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1183155/lm5118-finalization-of-design-for-production/4471565 #4471565"> 输出二极管上的尖峰是什么意思? BSC123N08NS3G 是功率 MOSFET [/quot]

    是的、我放置了错误的新器件 这是我使用的二极管: SBRD10200TR

    我在1.5A 负载(容量的50%)下生成了输出二极管的波形、这里二极管会升温相当多。 请注意高压降...

    我换过该二极管几次、希望得到更好的输出、但现在还没有。

    示波器的探针和 GND 在二极管极上方向

    我指的是波下的黄线。 它并不是在每一个波形中都发生、而是在某些时候发生。

    startip 问题如下:

    由于 UVLO、此设计必须在升压模式下打开。 在空载条件下、当电压约为18~19V 时、它会打开瞬时开关、不会出现任何问题。

    当我在负载达到时接通时、此器件只在27伏左右的电压时接通。

    我将放置一些示波器:黄色线是输入 MOSFET 的栅极//蓝色是升压 MOSFET 的栅极

    升压:VI20V

    降压:VI30V

    启动问题:

    请告诉我您的意见、如何更改此启动问题?

    我应该找到另一个输出二极管吗?  

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    您好、Michel、

    您能否分享您的布局-我想检查并确保您描述的问题不会因布局问题而产生。

    谢谢、

     Stefan

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    大家好、这是该测试板的布局。

    我将许多组件分开放置、以便 能够轻松接触到它们。

    我在这段时间里学到了很多关于布局的知识、官方版本也会有很大的不同。

    请对其进行评论:)

    e2e.ti.com/.../8540.schematic.pdf

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    您好、Michel、

    我看到布局中的几个问题可能会触发您观察到的问题:

    -电流感测(R2)应通过开尔文连接(专用导线、两者并联布线、中间面积非常小)连接至 CS 和 CSG

    - AGND 应通过散热焊盘连接至公共 GND

    -所有与 AGND 相关的组件都应尽可能靠近 AGND 引脚进行连接、例如 RT (R9)具有一个非常大的接地环路 A

    - Vcc CAN GND 连接最好直接连接到 PGND

    在上面的示波器图中:

    图1 (尖峰):为什么这里有负脉冲? 尖峰来自电路的寄生-大多数来自布局和二极管的反向恢复电荷

    启动问题-如上所述、可能与至高感应电阻器有关-器件可能会检测到过流、与正常负载一样、还需要对输出电容器进行充电。

    最后一幅图:这是 SMPS 以 DCM 模式运行时的典型波形(可能是空载或低负载情况)

    您能否更具体地说明这一点,并添加一些示波器图来显示:频率从300kHz 变为900kHz

    此致、

     Stefan

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    您好 Stefan

    [引用 userid="2573" URL"~/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1183155/lm5118-finalization-of-design-for-production/4476531 #4476531"]-电流感应(R2)应通过开尔文连接(专用电线、两者并联布线、中间面积非常小)来连接到 CS 和 CSG

    我放置了导线、但我没有看到上面有上面的水坑、这是我的错误、我的测试是否仍然可以重新进行? 或者、我应该放置2根单独的导线来测试这一点。

    [引用 userid="2573" URL"~/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1183155/lm5118-finalization-of-design-for-production/4476531 #4476531"]-所有 AGND 相关组件应尽可能靠近 AGND 引脚进行连接、例如 RT (R9)具有非常大的接地环路 A[/quot]

    我为最终电路板做了笔记、感谢它能使测试不可重试吗?

    [引用 userid="2573" URL"~/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1183155/lm5118-finalization-of-design-for-production/4476531 #4476531"]Plot 1 (spiking):为什么这里有负脉冲? 尖峰来自电路的寄生-大多数来自布局和二极管的反向恢复电荷[/引述]

    您认为这上面的正向电压很高吗? 数据表 SAS 0.7V 这似乎更多。 二极管在1.5A 输出负载下变得很热。 您认为这是正常的吗?

    [引用 userid="2573" URL"~/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1183155/lm5118-finalization-of-design-for-production/4476531 #4476531"]启动问题-可能与上述的感应电阻器有关-器件可能会检测到过流、除了正常负载外、还需要对输出电容器进行充电。

    我可以使用0.01Ohm 或0.005Ohm 进行测试、两者均可用。 我正在使用 Excel 工作表、发现了以下内容:

    降压7.4A //升压15.89A 还不是很高?  

    [引用 userid="2573" URL"~/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1183155/lm5118-finalization-of-design-for-production/4476531 #4476531"]最后一幅图:这是 SMPS 在 DCM 下运行时的典型波形(可能是空载或低负载情况)

    我看到1.09Mhz 真的很高。 它在该模式下产生高间距噪声。

    此处的负载为1.5A@24V 、仅24V 的输出电压不可静脉。

    噪声会让我有点害怕、所有部件在该模式下都发热、而不是在 DCM 模式下工作

    输入电压高于18V、低于26V  

    这是我之前发布的最后一个示波器图

    [引用 userid="2573" URL"~/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1183155/lm5118-finalization-of-design-for-production/4476531 #4476531"]您能否在这一点上更具体,并添加一些示波器图,以显示:频率从300kHz 变为900kHz

    我想您已经厌食了这种情况、这可以是 DCM 模式吗? 或者、在本例中、我只是读取示波器错误吗? 关于上一帖子最后一张图片上的1MHz

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    Stefan。

    我刚刚检查了我的感应电阻器、它是一个0.005Ohm 电阻器

    我放置了每个 WebBench 设计器的0.015、转换器无法启动的区域从19.0到19.3V

    使用0.01 Ω 电阻器根本没有问题!

    粘附0.01Ohm 感应电阻器是否安全?

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    您好、Michel、

    您最初在中使用5m Ω-只是希望确保这看起来很奇怪。

    要检查10m Ω 电阻是否节省、您需要检查您得到的峰值电流限制、其中10m Ω 电阻器提供

    14.7A 降压转换器

    升压模式下为30.0A

    因此、您需要检查您的电路是否能够处理该电流、尤其是

    - MOSFET

    -电感器(I DC 和 I saturation)

    -分流额定功率

    此致、

     Stefan

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    您好 Stefan

    感谢您的回复。 我想说的是:

    MOSFET 可以处理55A、以便正常工作

    关于电感器、我真的不明白到底发生了什么、您可以教我如何阅读它?

    https://www.we-online.com/components/products/datasheet/7443632200.pdf <-数据表:)

    我无法理解此尺寸的电感器如何不适合小型3A 降压/升压转换器  

    分流器为3W 10mVx30A 为0.3W、这已经足够好了。

    BR。

    米歇尔

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    您好、Michel、

    MSOFET 将正常。

    此外、对于电感器、正常运行时不应出现任何问题、此处的最大电感器电流 和 RMS 电流将保持在4.5A 以下。 因此、所选电感器不会出现问题。

    Excel 工作表第7步中给出的电流限制表示仅受分流和过流保护限制的最大电流。

    因此、在故障原因(输出短路)中、您可以在控制器检测到该电流并将其关断之前达到该电流。  

    在这种情况下、电感器可能已经达到饱和状态或由于高电流而过载。

    我不确定 Excel 快速入门计算器的上述屏幕截图是针对哪种感应电阻器完成的、但您可以再次查看。

    此致、

     Stefan

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    嗨、大家好。

    它看起来已修复。 我遇到了二极管快速升温的问题。 我认为他们很糟糕。 我一直在寻找另一个很好的替代二极管、发现 pds760-13的压降较低、但尖峰消失了、因此我认为这解决了问题。 之后、我放置了15m Ω 分流器、并且不再出现启动问题。 此外、它还在同一负载下使用与电源相比低3W 的功率。

    现在是进行长期测试的时候了、因此可以看到它足够强大。

    当然,我会向你介绍最新的库尔特,但现在我已经对库尔特非常满意了  

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    您好、Michel、

    非常感谢您的更新。

    在过去12天内、我没有看到更新、因此我假设问题已得到/或解答、问题已得到解决。
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    此致、
    Stefan

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    您好 Stefan、

    是的、现在我觉得一切都很清楚。

    我现在正在做最后一个板。 这是我的最新设计、如果您看到任何库尔特、请放心