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[参考译文] LM5155:LM5155在反激式和升压配置下不启动

Guru**** 1163460 points
Other Parts Discussed in Thread: LM5155
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/1318393/lm5155-lm5155-does-not-start-in-flyback-and-boost-configurations

器件型号:LM5155

您好!

我需要一个+/-135VDC 电源(每个输出大约30 -35mA)来支持我们的一个项目。

我考虑在反激式和升压拓扑中使用 LM5155。

我已经建立了评估。 两种配置的电路板(请参阅随附的 pdf)、以便在项目中使用它们之前验证概念、但其中没有一种配置甚至可以开始。

我尝试了 RT 和 SS 引脚的不同值、将 UVLO 直接连接到偏置和反激式配置在初级侧添加了可选的 PNP 晶体管、如数据表所示。

我看到过在次级侧使用齐纳二极管进行反激式配置的建议、但没有尝试、因为没有次级侧的升压拓扑也没有开始。

此外、还尝试绕过 EMI 滤波器。

运气不好、我只能在两种配置下启动他们。

您能检查一下示意图吗?这里可能有什么问题?

谢谢!

e2e.ti.com/.../SCH_5F00_LM5155_5F00_Eval_5F00_Board.pdf

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    Ashot、您好!

    感谢您使用 E2E 论坛、关于您的查询、请您能否使用您的设计规格填写此 Excel 表格计算器工具?  https://www.ti.com/tool/download/SNVC240 

    Br、

    哈龙

      

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    您好、Haroon、

    感谢您的回复。

    请查看随附的两种配置的 Excel 文件。 我尽量把它们填写到我理解的最大程度上。

    再次感谢、

    阿肖特

    e2e.ti.com/.../Copy_5F00_LM5155_5F00_56_5F00_Excel_5F00_Quickstart_5F00_Calculator_5F00_for_5F00_Flyback_5F00_Regulator_5F00_Design-_2800_version-1_2900_.xlsx

    e2e.ti.com/.../4130.Copy-of-LM5155_5F00_56_5F00_Quickstart_5F00_Calculator_5F00_for_5F00_Boost_5F00_Converter_5F00_Design_5F00_V1_5F00_1_5F00_1.xlsx

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    Ashot、您好!

    我们先来重点看一下升压转换器。

    输入电容与输出电容相比似乎非常低。 请尝试在此处添加一个大电容器。

    应用24V 电源时、转换器的启动情况如何? 请分享一些启动时的示波器图。 请使用示波器的全部4个通道并在发送多个示波器图片时至少共享一个通道。 查看您上面提到的信号以及栅极驱动器和 COMP 电压。 输入和输出电压也会很好。

    此致、
    布里吉特

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    尊敬的 Brigitte:

    感谢你的帮助。

    我在输入上添加了2个47uF 电容器,在 EMI 滤波器之前(pic NewFile1a),然后将它们移至 EMI 滤波器之后(pic NewFile1b)。

    在这两种情况下、COMP 电压都约为 GND、栅极电压永远不会达到 MOSFET 的导通阈值、该阈值约为4V。

    黄色-输入电压;

    青色-输出电压;

    洋红色-栅极电压;

    蓝色- COMP 电压;

    再次感谢、

    阿肖特

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    Ashot、您好!

    COMP 至 GND 意味着转换器以0%的占空比运行。 您能否在启动期间检查 SS 电压?

    FB 引脚的连接是否存在问题?

    此致、
    布里吉特

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    尊敬的 Brigitte:

    我在启动时捕获了 SS 电压、它上升至大约5V (请参见黄线 pic NewFile1c)。

    FB 引脚连接看起来正常、我在那里测得的电压大约为1.18V。

    黄色- SS 引脚;

    洋红色-门;

    蓝色- COMP;

    青色-输出;

    谢谢。此致、

    阿肖特

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    Ashot、您好!

    如果您在 FB 上测量到1.18V、则输出高于设定的电平、该器件将不会切换。 正常运行期间、FB 电压为1V。

    此致、
    布里吉特

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    尊敬的 Brigitte:

    我将 Rfbb 替换了820欧姆(当时为1.2K)、但没有效果。

    相同的行为、只是我现在在 FB 引脚上测得的电压为0.7972V。

    不管怎样、135V 输出的反馈电阻值是多少?

    根据数据表公式、它应该为例如 Rfbt=135K 和 Rfbt=1K。  

    谢谢。

    阿肖特

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    Ashot、您好!

    对于反馈分压器值、请查看此应用手册: 直流/直流转换器中电阻反馈分压器的设计注意事项

    是否可能是由于任何奇怪的情况、LM5155在您的测试板中损坏? 如果更换 IC 会出现什么情况?

    启动转换器并发送测量结果时、请同时测量输入电压。

    此致、
    布里吉特

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    尊敬的 Brigitte:

    我订购了一些备件、送完/更换后会立即通知您结果。

    感谢您的帮助与此致、

    阿肖特

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    尊敬的 Brigitte:

    看起来您是对的、IC 可能是以某种方式损坏的。 更换后、开关开始、但仍然无法对输出进行适当调节。

    采用电流反馈电阻器组合、我应该有大约109V 的电压、但仍有大约23.2V 的电压(看起来像是输入24V 减去整流二极管的压降)。

    以下是切换和启动时的一些示波器屏幕图片:

    青色-输出;

    黄色- SS 引脚;

    蓝色-COMP 引脚;

    洋红色-门;

    将黄色波束更改为输入:

    开关频率为220KHz、但脉冲宽度仅在150nS 左右。 我怀疑是问题所在、没有足够的时间提升输出电压。

    您会建议什么?

    谢谢。此致、

    阿肖特

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    Ashot、您好!

    感谢您的答复和示波器屏幕截图。 我们将  在明天回复您。

    谢谢、此致、
    布赖恩

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    Ashot、您好!

    很抱歉耽误了很长时间。

    很高兴听到该器件现在正在打开并开始开关。
    它似乎开始正确地增压和只是停止。

    我再次检查了您附加的计算器表值。
    文件似乎已损坏、波特图计算不正确。
    我重新输入了您的规格、结果表明该设计的稳定性相当低:

    对于稳定的系统、我们建议相位裕度至少为60度。

    我建议调整补偿并检查调节是否改善。
    如果可能、您也可以添加推荐的高频电容器 C_HF 与 RC 并联。
    该计算器还建议使用斜坡补偿电阻器、因为次谐波振荡可能会导致占空比>50%的风险。
    您当前的原理图没有直接在 CS 引脚上显示占位符电阻、因此我不确定是否可以在您的设计中添加这样的电阻器。

    此外、请确保检查输出电容器的偏置降额和 ESR。
    在135V 偏置时、实际电容可能会更低。

    如果没有改善、我们可能需要再次查看开关节点信号、以检查我们是否看到不规则的占空比或振荡、
    并检查 FB 和 COMP 信号是否异常。

    谢谢、此致、
    尼克拉斯

  • 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。

    您好、Niklas、

    感谢您的答复。

    我为 COMP 引脚尝试了较新的建议值(100K + 10nF)、但没有效果。

    我还将 SS 引脚上的0.47uF 替换为0.1uF。 我还没有添加 CHF 和 RSL。

    行为没有太大区别、以下是屏幕截图:

    黄色-输入;

    青色-输出;

    蓝色- COMP;

    品红色门;

    您可以看到启动时栅极开关波形中存在间隙。

    在输出端添加另外两个4.7uF 电容器后、间隙消失、但仍然无法调节。

    以下是图片:

    谢谢。此致、

    阿肖特  

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    Ashot、您好!

    感谢您尝试这些建议并添加新的范围屏幕截图。
    我们今天稍后将提供更多信息。

    谢谢、此致、
    布赖恩

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    Ashot、您好!

    感谢您的更新和波形。
    让我再次总结一下、确保我们没有错过任何内容:

    -应用为输入电压24V、输出电压135V、负载50mA
    -占空比应为~85%、因此未达到 LM5155的最大占空比限制
    -补偿网络应该是稳定的
    - Comp 引脚处于高电平且 FB 引脚低于 Vref
    - VCC 和 SS 均为高电平,因此设备处于活动状态
    -启动时无负载,因此应该没有过电流保护的风险

    如果这些陈述中有任何一条是错误的、请更正我。

    该器件仅升压至13V、因此无法再实现升压。
    可能是电感器无法向输出端提供电源...
    如果电感器和肖特基二极管中的损耗过高、则输出电压不能升高。
    我还注意到电感器未进行屏蔽。 我强烈建议使用屏蔽式电感器来降低电路板上的噪声水平。

    如果放大器件开关时的栅极信号、我们可以看到基于此的器件占空比。
    如果该值大于85%、我们可以假设无法实现所需的占空比。
    如果电压非常小、则由于高损耗、器件运行时可能会受到过流限制。 在测量 CS 引脚电压时、可以看到该电压。

    此致、
    尼克拉斯

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    您好、Niklas、

    您的上述所有陈述都是正确的。

    以下是我测量的一些数字:

    COMP 引脚- 2.83V;

    SS 引脚- 3.49V;

    FB 引脚- 0.145V;

    CS 引脚- 0.157V (对于120 m Ω 和47 m Ω 的值、请参阅下面的说明);

    以下是有关启动时及之后占空比的一些示波器图片:

      

    您可以看到、占空比在启动时达到最大值约为30%、然后降至约1.5%。

    我试图通过添加几个串联的电感器来提高电感、达到大约1.5mH、并且还将电感器替换为较低的值1 - 150uH、但额定 饱和电流要高得多。 行为无变化。

    最有趣的是、当我将120m Ω 电流感应电阻器替换为47m Ω 电阻器时。 输出电压升至相当高的电平、但由于只持续了几秒、我无法测量或捕捉到它。 我怀疑晶体管已损坏并更换、但输出电压升压从未再次发生。

    谢谢。此致、

    阿肖特

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    Ashot、您好!

    感谢您的更新。
    低占空比表示器件在过流保护(OCP)模式下运行。
    由于 CS 引脚上的电压高于 OCP 触发电压(100mV)、器件会在最短导通时间后将栅极信号拉低

    CS 引脚- 0.157V (对于120m Ω 和47m Ω 的值、请参阅下面的说明);

    在 OCP 状态下、器件不会关闭、而是以极小的占空比运行、这可以在波形中看到。

    较高的输出电容会使这种行为更糟、因为器件必须向输出端提供更多功率才能为电容充电、这会导致更高的电流。

    要解决此问题、需要:
    -使用较大的 SS 电容器增加软启动时间。
    -降低 CS 电阻。 (您已经减少到47m Ω、比120m Ω 好)

    无论是在斜升阶段、还是在稳态运行期间、CS 引脚上的电压都不应超过100mV 限值。

    此致、
    尼克拉斯

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    您好、Niklas、

    很高兴告诉您它终于成功了。

    我去除了一个4.7 uF 的输出电容器、把 SS 电容器增加到1 uF。

    这是示波器 pic:

    这用于  电源的+135VDC@50mA 部分。

    现在、我们可以检查反激式器件了吗? 您能检查建议/评论汇编吗?

    我希望在另一个板上具有干净的组装。

    非常感谢。此致、

    阿肖特

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    Ashot、您好!

    感谢您的反馈、很高兴看到它在工作。
    请给我们更多时间来看看设计的反激式器件。

    谢谢、此致、
    布赖恩

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    Ashot、您好!

    关于反激式设计、我返回到了您随附的原始原理图和计算器。

    选择40uH 和1:10 (初级:次级)绕组比的变压器应该是合适的选择。 47m Ω 的感应电阻看起来也可以。
    我在这里注意到的一个问题是没有实施软启动。
    如需更多信息、请访问此处:
    https://www.ti.com/lit/an/snvaa44/snvaa44.pdf


    电阻 R9对于 LED 电阻也可能过大。 ~5kOhm 的电阻可改善调节效果。

    此致、
    尼克拉斯