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[参考译文] LM5012:输出波纹大

Guru**** 2511255 points
Other Parts Discussed in Thread: LM5012

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/1292314/lm5012-big-ripple-on-output

器件型号:LM5012

大家好!

我正在使用 LM5012设计降压转换器。 将48V 输入转换为12V 输出

我使用 WEBENCH 生成如下设计

  

并具有如下所示的带原理图的 PCB (请注意、未安装 C139)

但它具有大纹波、约为260mV 峰峰峰值、示波器上具有如下所示的纹波

之后、I 用22nF 焊接 C139、(其他一些降压转换器建议安装该电容器、但 LM5012不参考数据表中的该电容器)、纹波显著降低至32mV 峰峰值、如下所示

但该电路在几周后出现问题、即输出电压无法达到12V、约为4V 至5V。 但是、当我取出 C139时、将电压恢复到12V、一切正常(除了上面提到的大纹波)

那么、是否有人知道该问题的根本原因? 在不使用 C139时如何减少纹波(因为此电容器不在数据表的示例设计中)

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    尊敬的 Dinh:

    感谢您分享原理图和示波器截图。 您是否还可以发送您的测试设置以及您进行测量的方式? 这将使我们更好地了解您的情况以及如何最好地帮助您。

    谢谢!

    约书亚奥地利

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    您好

    我使用示波器用非常短的探针残桩进行测量、探针直接焊接到输出电容器(C124)的2引脚、交流耦合模式。  

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    尊敬的 Dinh:  

    感谢您分享测量技术。

    通常、在测量输出电压纹波时、TI 建议实施"尖头与桶"测量方法、以确保对大多数噪声的绝缘。 适当的测量技术使我们能够最大限度地减少可能进入测量的外部噪声量。 尖端和接地筒方法还可以减少可能来自较长探头接地环路的电感回路。 请使用该方法测量您的第一个设计。 有关此类方法的更多信息、请尝试此链接、我经常发现它很有用: Tip & Barrel Method。  

    如果您有任何其他问题、请告知我们、

    约书亚奥地利

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    你好,Joshua。

    我认为我的测量技术是正确的。 电路中的主要问题。 您对我的设计有任何建议吗?

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    尊敬的 Dinh:

    感谢您检查您的测量技术。 在您的设计方面、 数据表的表8-1 和本 应用手册中概述了 LM5012产生纹波的情况。 为方便起见、我已将此摘录包含在数据表中:

    首先、我将确保您的设计符合这些公式。 确保您的电路适合这些公式后、我将开始根据应用手册对纹波滤波器进行优化。

    希望这对您有所帮助。

    约书亚奥地利

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    你好,Joshua

    非常感谢您的答复。

    我已经对我的电路进行了更改、并确认所有值都拟合公式。 我的原理图如下所示

    我得到了如下的纹波

    我已经测试了几天。 出现了另一个问题这就是输出电压、经过一定的时间升压后、变得非常大。 如下所示

    因此我的所有负载都因过压而耗尽。 这比纹波问题更危险。 我不知道这一点。

    这种情况很少发生。 (在 6天的测试中进行3、4次、 很难重现)。  

    请向我推荐一个解决方法。 现在、我不再考虑纹波、因为它至少不会损坏我的电路。

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    尊敬的 Dinh:

    请发送您的布局、以便我们为您提供更好的帮助。 此外、请发送此行为的示波器快照、其中包含以下探测点:

    输入电压

    VOUT

    软件

    FB

    谢谢!

    约书亚奥地利

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    嗨、Joshua、感谢您的答复

    我的布局是: https://1drv.ms/f/s!Ao2WcIDxKUWtk9INLGxswXyfNBcV7w?e=i2WxCa

    因为它 很少发生并且 很难重现,我会在稍后给你发送示波器拍摄,当我有它。

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    尊敬的 Dinh:

    如果可能、请发送布局文件的屏幕截图。

    谢谢!

    约书亚奥地利

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    你好、Joshua、

    最后、我找到了 重现此问题的方法。

    当输入电压在上电时刻不稳定时、

    以下是发生该事件的示波器(使用3个探针、因此我仅在第3个冲时测量 SW)

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    你好、Joshua、

    上面的链接已经包含了一个字文件,具有 sceenshoot。

    无论怎样、这里都是

    第1层

     

    第2层:GND

    第3层:无信号

     第4层:

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    看起来当输入电压下降时、LM5012打开了大占空比、但当输入电压恢复时、它无法及时调整、但仍能保持大占空比。 导致 Vout 过压。 有没有办法防止这种情况?

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    尊敬的 Dinh:

    感谢您分享您的原理图和布局。  

    浏览完您的布局后、我注意到以下几点:

    TI 建议将反馈电阻器连接到输出电压的走线远离 SW 节点。 相信大家的原理图、这是从 R80到 C125的迹线。将此迹线布置得离 SW 节点太近可能会污染反馈信号并导致输出电压不稳定。  以下是远离 SW 节点的布线示例:

    将此迹线布置在与电感器、SW 节点和 VIN 不同的层上也会很有用、因此第2层上的接地层有助于屏蔽迹线、使其与 SW 节点隔离。   

    我还注意到、您有一些接地过孔、位于 SW 多边形的中间。 不建议这样做、因为这会导致噪声耦合到 GND 平面、从而屏蔽敏感布线并增大 SW 节点的尺寸。

    此外、如果 D4可以移到更靠近电感器的位置、您可以进一步减小 SW 多边形面积、这可能有助于降低 SW 噪声并减少电容耦合。

    请进行这些更改、然后查看结果是否有所改善。 如果您在制定这些计划时还有任何疑问、我们很乐意为您提供帮助。  

    谢谢!

    约书亚奥地利

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    你好,Joshua。
    非常感谢您提出的非常详细的建议。

    我将在下一个版本中进行该更改。

    我仍然对上面的示波器击穿有疑问。 也就是说、当 Vin 增大时、V feedback 也会增大、但 LM5012仍保持着较大的占空比、因此 Vout 会产生非常大的过冲(当 Vin/V_feedback 增大时、应立即减小占空比)。 有什么问题吗? 我如何在下一个版本中防止这种过冲?

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    尊敬的 Dinh:

    我认为反馈信号耦合了来自 SW 的噪声、该噪声导致了此输出电压问题。 您能用示波器屏幕截图来说明 FB 和 SW 引脚的这种行为吗、我们将能够很好地看到这一点吗?  

    谢谢!

    约书亚奥地利

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    你好,Joshua。

    上图是直接在 LM5012引脚上测量的 FB 信号和在电感器引脚上测量的 SW 的示波器快照。

    我将使用 LM5012引脚上的所有信号、并很快回复您。

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    尊敬的 Dinh:

    我只是想让您知道 Josh 在 Timebank 工作、但当他在新年回来时、应该能够为您提供支持。

    谢谢。

    安德鲁

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    感谢 Andrew

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    尊敬的 Dinh:

    感谢您的耐心。 从示波器截图中查看有点困难、因此将有助于一起看到这些信号并进行放大。  

    谢谢!

    约书亚奥地利

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    你好,Joshua。

    我直接在 LM5012的引脚上进行了测量、结果是相同的。

    因为当输入电源在上电时不稳定时就会出现这个问题、所以我决定在上面的原理图中焊接 R55、并添加一个与 R55并联的电容器来延迟 LM5012的启动(目的是在输入电源稳定时仅启用 LM5012)。 问题似乎得到了解决。

    因此、我已经在下一个版本对其进行了更新(除了上述有关布局的建议)。

    非常感谢您的支持。