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[参考译文] LM51551:设计12V 5A SEPIC 直流/直流转换器-电流限制调试

Guru**** 2387830 points
Other Parts Discussed in Thread: LM51551
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/1308911/lm51551-designing-12v-5a-sepic-dc-dc-converter---current-limitation-debugging

器件型号:LM51551

大家好!  

我是 Prit、我尝试使用 LM51551 IC 设计一个直流/直流转换器、我连接设计的原理图。  

设计参数如下:  

输入电压:8V 至36V

输出电压:12V 固定电压

最大输出电流:5A

使用的拓扑: SEPIC

当我不从设计的电源汲取电流时、它工作正常、我观察到11.89V 的输出、以及它在整个输入电压(8V - 12V)范围内非常可接受的纹波。

但当我从其中汲取1安培的电流时、它会在输入电压为17V 时进入断续模式、而我使用 MOSFET IRFB3077、并且我能够使用 MOSFET IRFB3205在输入电压为17V 时消耗3A 的电流

在上述负载电流条件下、我将无法低于17V 的输入  

用于此设计的计算器和参考:

参考计算器 Excel 工作表

数据表和  AN-1484《设计 SEPIC 转换器》

我的问题是什么?

1.即使 IRFB3077的 RDS_ON 较低、为什么它的电路性能低于 IRFB3205?

2.即使所有计算似乎都正确并且使用 TI 提供的 Excel 表格完成,我也无法获得12V @ 5A 与8.5V 输入电源?

3.为什么 MOSFET 过热?

4.当我观察感应电阻器0.005欧姆(3W、也经过检查)上的电压波形时、我得到0.8V 到3V 的尖峰、相当于数百个正在通过它运行的电流、而我的电源能够提供10A 最大

(我没有观察到电源因这些尖峰而跳闸或进入 CC 模式)

5.是否有其它电路拓扑或更好的 IC 来满足这一要求?  

我试过什么?  

1.我尝试过不同的 MOSFET,用相同类型的新电感替换电感

2.反复核对和验证计算  

3.在此附上 DSO 的屏幕截图(黄色:感应电阻器上的电压,粉色:栅极电压)  

(注意:此 DSO 测量使用接地弹簧探头进行)

如果有人能建议一些改进或指导方针、对我们非常有帮助

e2e.ti.com/.../AL111_5F00_Rev1_5F00_Schematic.pdf

谢谢。此

致、 PRIT 瓦尔莫拉
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    Prit、您好!

    您能否共享设计计算器和布局?

    我可以看到您使用的 MOSFET 具有很大的 Qg。 它会增加开关损耗。

    您可能需要更改 MOSFET 或降低开关频率。

    此致、

    冯志

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    当然、先生、

    感谢您的快速回复,是否有任何关于使用 MOSFET 的建议?  

    以下是两种情况

    计算器我已经使用了在其中填充适当的数据:  

    e2e.ti.com/.../LM5155_5F00_56_5F00_Excel_5F00_Quickstart_5F00_Calculator_5F00_for_5F00_SEPIC.xlsx

    布局印刷电路板设计文件: (可以 在此处通过此在线工具查看)

     e2e.ti.com/.../LM51551_5F00_PCB.PcbDoc

    此致、  

    PRIT 瓦尔莫拉

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    Prit、您好!

    布局方面存在很多问题。 您应该遵循 LM5155EVM-SEPIC

    您应该选择 SMD 二极管和 MOSFET 以获得最佳性能。

    此致、

    冯志

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    谢谢 您、先生、我将对此做出改进、

    上述设计的问题是、我无法根据所需容量找到您建议设计中使用的耦合电感器

    --------

    您能帮助我找到上述问题的答案吗?  

    它可以帮助我更好地理解它。

    请在此处重写:  

    1.即使 IRFB3077的 RDS_ON 较低、为什么它的电路性能低于 IRFB3205?

    2.即使所有计算似乎都正确并且使用 TI 提供的 Excel 表格完成,我也无法获得12V @ 5A 与8.5V 输入电源?

    3.为什么 MOSFET 过热?  --可能是开关损耗,如你所提到的?

    4.当我观察感应电阻器0.005欧姆(3W、也经过检查)上的电压波形时、我得到0.8V 到3V 的尖峰、相当于数百个正在通过它运行的电流、而我的电源能够提供10A 最大

    (我没有观察到电源因这些尖峰而跳闸或进入 CC 模式)

    5.是否有其它电路拓扑或更好的 IC 来满足这一要求?  

    另外、您能否指出一些有关 PCB 设计 那么可能会导致该问题: 输出容量降额

    感谢先进的

    PRIT 瓦尔莫拉

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    Prit、您好!

    请遵循数据表中的布局指南。 很难说是什么导致了这个问题。

    您可以在 SPEIC 和降压/升压之间进行选择。

    或许开始使用 TPS552892EVM 会更容易一些

    此致、

    冯志

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    您好、先生!  
    您能帮我理解这一点吗?  

    在查看数据表中用于计算 SEPIC DC-DC 转换器输出电容所需最大 ESR 的公式后、可以看到如下所示:
    ESR <=(VRIPPLE * 0.5)/(两个电感器的峰值电流)

    为我的应用提供了6.5m Ω 的电阻、但也在下面的文档中、我找到了以下句子:

    "因为、出于环路稳定性原因、我们不应使用任何低于100 mΩ 的输出电容器"  

    这是什么?
    文档: AN-1197选择适用于降压转换器的电感器  

    e2e.ti.com/.../snva038b.pdf
    此致

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    Prit、您好!

    如果使用的是 SEPIC、请遵循 SEPIC 应用手册。

    不同的拓扑/控制方法可能对输出电容 ESR 有不同的要求。

    此致、

    冯志