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[参考译文] LM3409:VCC 扰动

Guru**** 1640390 points
Other Parts Discussed in Thread: LM3409
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/1324322/lm3409-vcc-perturbation

器件型号:LM3409

您好!

我设计的激光驱动器有一些问题。 请帮助我理解我做错了什么。

我有以下电路:

在使用示波器测量 VCC (黄色)和 PGate 时、我得到:

(在 EN 上为88% PWM)

EN 上约10% PWM:

消耗的电流远低于电源的限制。

我应该怎么做才能拥有稳定的 VCC?

提前感谢

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    您能告诉我运行条件吗?   

    • 输入电压(最小值、典型值、最大值)
    • VOUT (最小值、类型、最大值) 使用的 LED 数量、Vf (最小值、典型值、最大值@最大工作电流)
    • Iout (最小值、典型值、最大值)
    • 所需的开关频率?
    • 什么是 PWM 频率和占空比范围(最小%和最大%占空比)

     在探测设计时、您是否正在使用 EVM?  您是否使用低噪声测量技术?   

    如果这不是 EVM、您是否有原理图和布局文件供我查看?

    -fhoude

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    尊敬的 Fhoude:

    -Vin:最小值11V-典型值12V -最大值16V

    -Vout 约4.3V。 它是 Vf 典型值4.3最大值5 ;最大电流4A 的激光

    -Iout 从典型值0.5 A 到4 A 2

    我计算出的开关频率为240kHz,

    -PWM 频率为16kHz、范围为10%至100%

    我不使用 EVM。 以下是布局部分的图片(前一条消息中相关器件的原理图)。 我应该通过电子邮件给你发送整个文件吗?

    感谢您的帮助

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    我无法看到 C4在您布局上的位置。  似乎您正在使用 EN 执行 PWM 调光? 16kHz 是一个高 PWM 频率。   您可能希望执行并联 FET 调光 LED?  向我输出为 PWR-OUT。  什么是 PWR-Out2? C9的目的是什么?  我好像无法找到 Q1 (PJA3415A)的数据表?  它看起来很小。  如何调节 IADJ 引脚的电压?   

    您可能需要查看 SW 节点上的波形、其中连接了二极管、FET 和电感器、也可以使用电流探头并查看电感器电流。  将一个环路与电感器串联、以便使用电流探头观察电感器电流。  

    您可能需要获取一个 EVM 并根据自己的条件对其进行测试。  布局在大多数情况下看起来都是正常的。   

    -弗朗西斯·豪德

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    尊敬的 Francis:

    很抱歉;在前面的示波器屏幕截图中、黄色信号不是 VCC 而是 VIN。 VIN 通过铁氧体(HCB 4532MF-132T30)和二极管(SK54AHE3-LTP)进行传输、成为 VCC。 https://www.tai-tech.com tw HCB4532-Series.pdf - https://www.mccsemi.com/pdf/Products/SK52AHE3-L-SK510AHE3-L(DO-214AC).pdf

    VCC 也具有周期性尖峰、但没有纹波。 下面测量了信号 VCC 和 Vin、PWM 为88%

    C4位于 LM3409 IC 的正下方。

    正确、我使用 EN 进行调光。 我需要具有该频率或更高的频率。 但即使 EN 始终为高电平、VCC 信号也具有这些周期性尖峰。 当 EN 下降时、VIN 纹波。

    输出为 PWR-OUT。 在我必须测量电流的情况下、该引线会穿过跳线(PWR-OUT - PWR-OUT2)。

    C9是输出电容器。 如果我将其删除、它实际上并没有太大的变化。

    Iadj 连接到一个电位器、一个140K Ω 电阻器、然后接地。

    可在此处找到 Q1数据表:

    tw upload/datasheet/PJA3415A.pdf https://www.panjit.com

    此处是 SW 节点的黄色部分和 VCC 的蓝色部分(88% PWM):

    我没有电流探头、但我使用1欧姆的功率电阻而不是激光、并测量其引脚上的电压(黄色)。 蓝色信号是 VCC。 EN 始终为高电平:

    再次感谢您的帮助

    塞德里克

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    尊敬的 Francis:

    您是否阅读过 Q1数据表? 你认为它是合适的,尽管它的小尺寸? 或者此组件是否是我在 VCC / VIN 上出现这些尖峰的原因?

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    Cedric 您好!

    FET 和二极管的尺寸似乎非常小。  您是否了解了用户指南中使用的功耗计算?  这里介绍了器件的选择方式。  您需要考虑此电路板的工作温度范围。   

    https://www.ti.com/lit/ug/snva390d/snva390d.pdf?ts = 1708725621205&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.ti.com%252Fproduct%252FLM3409%253Futm_source%253Dgoogle%2526utm_medium%253Dcpc%2526utm_campaign%253Dapp-null-null-GPN_EN-cpc-pf-google-wwe%2526utm_content%253DLM3409%2526ds_k%253DLM3409%2526DCM%253Dyes%2526gad_source%253D1%2526gclid%253DCj0KCQiAoeGuBhCBARIsAGfKY7w94gKk9-VZvWJ5v6zHjMmg5S3qGZ9_zvtyVkR7s3HTQpQbY1GRY6MaAkpxEALw_wcB%2526gclsrc%253Daw.ds 

    让我知道您通过计算得出的结果。   

    -fhoude

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    尊敬的 Francis:

    是的、我已经浏览过数据表和用户指南。

    要点是为电阻器

     

    Fsw:240KHz (目标)

    输入电压:12V -最大值16V

    VO: 4.3V

    ILED:3A (最大值)

    η μ V:0.9 (假设)

    COFF : 470 pF

    • ROFF = 15043.4634 Ω

    ROFF:15KOhm

     

    • TOFF = 2500.471ns
    • Fsw = 240.6954KHz

     

    Δil μ-pp:450 mA

    • L1 = 23.89339 µH

    L1:22 µH

     

    P 通道 MOSFET PJA3415A-AU:

    VDS_最大值:-20V

    ID_Max:-4.5A

    Rdson: < 60m Ω

    Qg:10nC

    • IT-RMS = 1.8947A
    • PT = 215.4031mW

     

    再循环二极管 VSSAF56:

    VRRM_最大值:60V

    IF_Max:2.65A

    VD:480mV

    • ID = 1.80556A
    • PT = 70.56mW

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    此设计的工作温度范围是多少?  您能承受所选器件的封装导致的温度上升吗?  SOT-23 FET 的热阻不是很好、因此上升可能太高。  它指出 Theta_JA 为100C/W、因此您在0.15W 时的上升 会产生21.5C 的上升。  如果最高运行温度为125C、则结温将为125 + 21.5 = 146.5C。  您的裕度非常小、而这未考虑由于其他靠近的高温元件而导致的开关损耗或温升。  此外、这没有考虑板的尺寸。  100C/W 是基于数据表中定义的内容得出的。   

    另一个因素是、FET 的最大 RDS (ON)是在 Tamb = 25C 条件下测得的56m Ω、这可能是强制条件。  由于温度原因、它没有考虑 RDS (on)。  当接近最高结温时、Rdson 很容易会明显变差。  这时损耗要大得多、电荷升高得更高。   

    根据我的经验、由于散热原因、您不仅需要考虑功耗、还需要考虑封装选择。  我也不知道您的设计的降额指南。  大多数公司根据过去的经验或所需的可靠性设计要求或某些其他标准制定了 IT 指南。 你们对元件有一般的设计降额要求吗?  例如、如果您有5V 电压轨且正在使用陶瓷电容器、那么该电容器的最小额定电压是多少?  是6.3V 还是10V?  电容值与施加的直流电压密切相关。  这取决于电容器的类型和对电容值的需求等。   

    我要说的就是、这个设计在热方面似乎比较乐观。  我会采用更保守的管理器进行设计、并使用热阻更好的器件。  我没有您的所有设计标准或降额指南。  我只是想帮助您避免我认为潜在的问题。  为了避免出现问题、我通常会过度设计、或者如果我想节省一些成本、那么在我证明自己有很大裕度后、我会在第二版中进行设计。   

    我会以同样的方式查看二极管。  在细节中的魔鬼。   

    -fhoude

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    我认为您还需要尝试在 Vcc 上添加更多电容、我仍然不明白为什么此应用中会有如此多的噪声/纹波。   

    -fhoude

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    尊敬的 Francis:

    非常感谢您考虑散热问题。 它非常有用、我会在以后的设计中记住这一点。

    我就职的公司没有任何电子指南… 实际上、我独自一人、凭借我所拥有的少数经验尽我所能。

    关于我的 VCC 问题、它显然与热行为无关(最初当驱动器仍处于冷态时会出现尖峰)、但在 VCC 和 GND 之间添加电容器会有所帮助。

    再次感谢您的帮助。

    塞德里克

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    您是否对进行并联 FET 调光有所了解?  对于高 PWM 调光频率、为了获得良好的线性度、您可能需要这样做。   

    这里是有关 LED 驱动器的一些高级培训。   

    https://www.ti.com/video/series/led-driver-basics.html 

    您有必要更深入地了解如何驱动 LED 并学习术语。

    -弗朗西斯·豪德