[参考译文] TPS92200：TPS92200与 TPS54200对比评估研究

您好、ZL：

1. TPS92200是新一代 TPS54200。 改进包括：
   1. 更宽的输入电压范围
   2. IQ
   3. 通过更高的开关频率实现更小的电感器尺寸
   4. 更精确的 FB 引脚基准电压
   5. 可满足不同调光要求的更多选项(TPS92200D1和 TPS92200D2)
   6. 最大占空比
   7. 更新的工艺-->更好的价格和供应
   8. …………
2. 请仔细检查您的 Vo 是否有2个 IR-LED。
3. TPS92200忽略您的 Vo、是您应用的最佳选择。

Br、

周老师

周老师、您好！

1)能解释更多关于项目 d 的细节吗?

2) 2)项 f 占空比= Vo/Vin？ (不是 PWM 占空比)

3) 3) Vo = 6.1V (如果= 0.8A、则1个 LED VF = 3V、因此2个 LED VF + Vsense)。 有任何疑虑？

4)从数据表中可以看出、由于 EMI 的风险更高、并且在小于10%的 PWM 占空比下环路稳定性问题、需要300mA 的电感器电流纹波电流成为我的关注点。 为什么 TPS54200不需要此>300mA 的电流？

5) 5)在我看来、由于 TPS92200的高电感电流纹波、输出电容和滤波电容至关重要、必须具有更大的值(通常更大或更多 PER)、因此也会导致 PCB 尺寸受限。   

谢谢。此致、

ZL Woon

您好、ZL：

1)模拟和 PWM 调光中的 TPS92200 FB 电压：99mV±3mV

PWM 调光中的 TPS54200 FB 电压： 99mV±4mV

模拟调光中的 TPS54200 FB 电压：201mV (最小值) 205mV (典型值) 210mV (最大值)

 有关详细信息、请查看数据表中的电气特性。

2) 2)这是指降压开关占空比、而不是 PWM 占空比。 抱歉 没有明确之处。

3)我看到您提到了两个 IR-LED SFH4715。 正向电压 VF 不应这么高。 请仔细检查。

4) 4) 由于 TPS54200是旧器件、我需要向设计团队核实这一点。 对于"<10% PWM 占空比时的环路稳定性问题"、它是否参考 您在该主题中发布的示波器捕获？ https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1220387/tps92200-inductor-current-ripple-300ma-requirement

5) 5)我认为 TPS54200还具有一些最低的电感器电流纹波要求、因为它还使用峰值电流模式。 将与设计团队进行核实。

Br、

周老师

周老师、您好！

4) 4)是。 当 IL 波纹为450mAp-p 时、我们面临产品环路稳定性问题  

5) 5)请帮助您尽快获得 TPS54200的最小电感器电流纹波、因为我们有一些已发布的产品正在使用仅采用170mAp-p 设计的这款 TPS54200。

您好、ZL：

4) 4)请向我展示您的 TPS54200面向电路的环路稳定性问题原理图。

5)会的。 请注意、对电感器电流纹波的要求只是一个指导、最终应用需要进行测试。

此致、

周老师

周老师、您好！

负载瞬态测试期间的环路稳定性问题来自 TPS92200。 您可以参考以下原理图。

到目前为止、 由于我们没有遵循大于300mA 的电感器、先前产品的 TPS54200测试了无负载瞬态问题、因此电感器足够大、可满足30%的 CR 要求。 下面是 TPS54200原理图。

简而言之、之前的产品结果让我不习惯使用下一代产品、即 TPS92200、尽管它更便宜。

您好、ZL：  

我们的中国专家将于本周休假。  请预计响应会延迟。

此致、

Dave

尊敬的 Steven 和 Dave、

中国专家是否有任何最新动态？  

ZL Woon

您好、ZL：

• 对于 TPS54200、这是一个旧器件。 我们需要一些时间来访问数据库并检查其内部电路。
• 首先、我们重点了解一下 TPS92200、由于负载瞬态问题、我明天将尝试在我们的 EVM 上重新生产它。 您使用的是什么负载(多少个 LED)？ DIM 引脚处的信号频率是多少？ 请提供更多详细信息、以便我重新生成问题。

此致、

周老师

周老师、您好！

我仅按如下所示评估原型 PCB。

DIM 频率= 50kHz

2LED  

绿色信号：电感器电流(直流)

黄色信号：输出电压(交流)

条件1：

波形：

图1：从0%至100%  PWM 占空比的负载瞬态

图2：从0%至2%  PWM 占空比的负载瞬态

图3：以最大负载运行  

条件2：

波形：

图4：从0%至100%  PWM 占空比的负载瞬态

图5：从0%至2%  PWM 占空比的负载瞬态

图6：以最大负载运行

条件3：

波形：

图7：从0%至100%  PWM 占空比的负载瞬态

图8：从0%至2%  PWM 占空比的负载瞬态

图9：以最大负载运行

条件4：

波形：

图10：从0%至100%  PWM 占空比的负载瞬态

图11：从0%至2% PWM 占空比的负载瞬态

图12：以最大负载运行

我的观察总结：

1) 1)带 LED 的并联电容可改善负载瞬态、尤其是在弱光条件下。

2) Cout 至 GND 可以改善 Vo 纹波电流、但较高的电容会导致负载瞬态期间的浪涌电流更高。

请更正我的错误。

问题：

1) 1)是否有任何公式可以计算所需的接地电容和与 LED 并联的电容、以优化负载瞬态和纹波电压？ 还是需要在电路板上进行调优？

2) 2)我仍在研究如何消除在每个电感器峰值发生的高频噪声、它非常高、尤其是最大负载。 您有任何建议或想法吗？

您好、ZL：

我测试下面的电路。 负载：2个 IR-LED。 输入：12V。 TP7输入：50kHz PWM

唯一的输出滤波器是一个10uF 的电容器。  我不会观察到任何不稳定性和负载瞬态问题。

下面是调光比从1%->99%变化的示波器捕获图。 红色：SW 电压。 橙色：LED 电流。 浅蓝色：LED 阳极电压。 深蓝色：电感器电流。

下面是   在100%占空比下启动的示波器截图。  红色：SW 电压。 橙色：LED 电流。 浅蓝色：LED 阳极电压。 深蓝色：电感器电流。

您可以尝试以下步骤、查看是否可以解决负载瞬态问题。

• 请勿在上述电路中安装 C112、看看问题是否已解决。
• 简化输出滤波电路、降低输出电容值、并查看问题是否得到解决。 输出电容过大可能导致不稳定。

此致、

周老师

周老师、您好！

移除 C112后、我能够复制相同的波形、但您是否尝试使用轻负载 EVK、例如0%至2%或0%至20%？

我的结果如下所示、其在启动期间仍具有一些浪涌电流。

绿色信号：电感器电流

条件1：仅保留1x 10uF 输出电容至 GND、移除 C112。

图1： 0%至20% 负载瞬态。

图 2：0%至2%的 负载瞬态

条件2：添加与 LED 并联的1x 22uF 输出电容器。

图3：0%至20%负载瞬态。

图4：0%至2%负载瞬态。

之前还增加了 C112和 R103、以减少下方所示的 FB 信号尖峰。

请告知 C112是否能够移除、以改善重负载时的负载瞬态、但最终会增加 FB 引脚尖峰。

除此之外、为了减少由电感器高电流纹波导致的开关噪声、还增加了与升压电容器串联的47欧姆电阻器。 同时、为了减少输出纹波、我还多添加了1个与 LED 并联的22 μ F 电容器。  

对于 新添加的组件所造成的任何副作用、请提供建议？ 效率下降？

测量结果：

您好、ZL：

• C112和 R103可用于滤除 FB 引脚上的多余噪声、但应仔细设计其值。 否则、环路响应可能会受到不利影响。
• 您能给我发送一个更清晰的示波器捕获 FB 引脚上的噪声吗？ (上面的问题不清楚)您是如何测试这些噪音的？ 什么条件下？
• 对于0%-2%和0%-20%的条件、我将在下星期一进行测试、并向您提供反馈。

此致、

周老师

周老师、您好！

我按如下所示复制了 TPS54200 FB 引脚 RC 滤波器语句、但在 TPS92200中找不到。 TPS92200是否必须满足相同的要求？

在移除 C112之前、FB 引脚的测量值如下：

图1：具有50mV 垂直刻度的 FB 引脚

但当我移除 C112时、FB 引脚的测量如下：

图2：具有200mV 垂直刻度的 FB 引脚

图3：放大后的 FB 引脚

我的问题如下：

1) 1)简而言之、必须降低不必要的尖峰以防止出现环路稳定性问题、对吧？  

2) 2)有任何过冲、下冲和持续时间规格、以防止出现环路稳定性问题？

3) 3)如果必须放置 RC 滤波器、则将恢复轻负载问题下的负载瞬态。 因此、唯一可以改进的是添加一个带 LED 的并联电容器？ 请提供建议。

4) 4)您是否可以尝试在您身边增加 C112以测量启动期间的电感器电流以及 最大负载期间的 VFB 引脚？

周老师、您好！

我要用更高的带宽和设置替换图2和3、如下所示：

图2：具有200mV 垂直刻度的 FB 引脚  

图3：放大后的 FB 引脚

您好、ZL：

关于您的问题、请查看我的以下评论：

(1) 与升压电容器串联的额外47欧姆电阻器可用于降低 EMI。 但这会降低高侧 FET 的导通速度并导致更多的开关损耗、从而降低效率。 其值的选择需要权衡。

(2)我认为没有必要添加与 LED 并联的22 μ F 电容器、除非您观察到较大的 LED 电流纹波。

(3) TPS92200应该具有  很类似 FB 引脚 RC 滤波器选择指南、但数值可能不相同。 我会检查一下。

(4)您是对的。 需要减少不必要的尖峰 HAV、以防止出现环路稳定性问题。 因此、基本上需要一个 RC 滤波器来滤除666MHz 振铃。

(5)我们没有 防止环路稳定性问题的过冲、下冲和持续时间的任何特定规格。

(6)我将尝试 在我一侧添加 C112以测量启动期间的电感器电流 、并在最大负载期间添加 VFB 引脚。

周老师、您好！

在添加 C112之前、您仍需要在启动测试期间0%至20%和0%至2%时检查负载瞬态。  

如果需要使用 C112来减少不必要的尖峰、您是否仍有任何其他建议来解决启动期间的负载瞬态问题？ 因为您认为并联电容器是不必要的。  

您好、ZL：

应用手册。 应该能够在明天进行基准测试、然后向您提供反馈。

Br、

周老师

周老师、您好！  

是否有基准测试结果的任何更新？  

此外、请帮助确认 TPS92200是否具有 FB 引脚 RC 滤波器选择指南。 我想有些人可能只是跟着旧版本的驱动程序、例如 TPS54200、我担心这实际上会被视为出问题 或错误。  

您好、ZL：

很抱歉耽误你的时间。 将在今天晚些时候更新。

Br、

周老师

您好、ZL：

以下是以下电路的结果。  负载：2个 IR-LED。 输入：12V。 TP7输入：50kHz PWM

如上所示、黑色曲线在 TP7处测量。 浅蓝色：SW 电压。 橙色：电感器电流。 深蓝色：LED 电流。

图1：0%- 20%启动捕获

图2：0%- 2%启动捕获

LED 电流的设置过程中存在一些过冲。 但我认为这在可接受的范围内、因为过冲不大、持续时间不长。  

此致、

周老师

周老师、您好！  

在 FB 引脚添加 RC 滤波器后的测试结果如何？

周老师、您好！

您可以尝试添加一个并联的10uF 或22uF 电容器到 LED、瞬态响应应该能够得到改善。 添加测试结果后、请告诉我。

您好、ZL：

是的、我认为为 LED 并联添加一个10uF 或22uF 电容器有助于减少 LED 电流的瞬态问题。 但是、如果电感器电流仍显示如上所示的异常瞬态波形(如我之前的回复中的图2)、则由于增加了极点、反馈环路仍然不稳定、仍需要通过移除该极点(或将其移动到更合适的位置)来解决这一问题。  

此致、

周老师

周老师、您好！

根据图3和图4、0%至99%和1%至99%的瞬态响应不同。 有任何原因吗？

您好、ZL：

这就是启动行为和瞬态行为之间的差异。

• 图3：系统在99%占空比之前禁用。
• 图4：在99%占空比之前、系统已启用(占空比为1%)。

此致、

周老师

周老师、您好！

了解。 但是、为什么在启用后仅升至99%的占空比会有更差的瞬态响应？

您好、ZL：

很抱歉、但请说明您比较的是哪两个条件。

此致、

周老师

周老师、您好！

• 图3：系统在99%占空比之前禁用。
• 图4：在99%占空比之前、系统已启用(占空比为1%)。

我想知道导致启动行为和瞬态行为之间出现不同瞬态响应的原因。

您好、ZL：

这很难说、因为环路已经不稳定(或接近不稳定)。 可能的原因可能是输出电容器 C5已在图4中充电。 但图3中 C5未充电、这会导致系统容易发生过冲。  

此致、

周老师