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[参考译文] LMR38020:第'部分的设计公式似乎与 WebBench 设计结果不同

Guru**** 1825110 points
Other Parts Discussed in Thread: LMR38020, LMR51610
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/1307574/lmr38020-design-equations-in-part-s-data-sheet-do-not-seem-to-yield-the-same-results-as-the-webbench-design-results

器件型号:LMR38020
主题中讨论的其他器件: LMR51610

我使用的是器件的 LMR38020FSDDAR 型号。  使用规格中的公式选择电感器时、电感器的尺寸与 WEBENCH 值不匹配。

本设计采用以下设计参数:

输入电压:4.2V - 6V

输出电压:3.3V @ 300mA、50C

开关频率由 WEBENCH 自行选择为406kHz

定制输出选项:

启用 UVLO

瞬态 Vout 变化:3%

瞬态响应电流阶跃:0.1A

最大输出电压纹波:1%

输出电容器:全陶瓷

电源正常电阻器:连接至 Vout

CFF 设计:已启用

推荐的设计显示 Cboot=0.1uF、CFF=68pF、一个10uH 电感器、对于我的配套输出电容器、我选择了一个替代的定制组、由4个 Murata 22uF 10%、25V 陶瓷1210电容器组成、每个电容器为2mOhm ESR。  根据电感器建议值、我打算使用 Bourns SRP5050FA-100M1 (10uH、20%、DCR=43m Ω(最大值)、Isat=6.5A)。  我为技术规格中显示的等式创建了一个电子表格、以便使用等式(10)更轻松地选择 Rfbb 和 Rfbt 以及优化电感器。 我的实际电阻器是 Rfbb=17.4K 和 Rfbt=40.2K、此值的计算结果为 Vout=3.310V。

在 WebBench 页面的下方、操作值也调整为 Vin=5.0V、Iout 保持为0.3A。

我看到的差异与公式(10)中的电感器计算相关。  当使用相同的 FSW=406kHz 和 Iout=0.3A 时、显示的电感器为23uH、而不是 WEBENCH 提供的10uH。

我有以下问题:

1.为什么电感的值有差异?

如果电感是屏蔽的、WEBENCH 中的计算值或者公式中的计算值会发生变化吗?

规范中对自动模式和强制 PWM 模式进行了说明。  这些模式是否可供选择、或者器件的后缀是否决定了使用哪种模式?

4.通过公式(10)选择的电感器是否假定为自动模式或 FPWM 模式、或者这无关紧要?

5.从我的设计来看、围绕 LMR38020SDDAR 进行设计是否会更好、而不是基于 LMR38020FSDDAR?

如果允许、我将随附从 WEBENCH 下载的 Excel 操作参数。

e2e.ti.com/.../WBOperatingValuesDesign11_2800_1_2900_.csv

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    Mark、您好!

     产品专家 现在不在办公室。 TI 响应可能会在 年终假日季推迟到2024年1月2日。 感谢您的耐心等待、祝您假期愉快。

    祝你一切

    顺利。 瑞安
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    您好,Mark

    我很好奇、您为什么会选择 LMR38020、因为您的应用仅 为4.2V - 6V、IO 为 300mA。  我们有较低的 Vin_rated  降压转换器。 您的最终需求是什么 ?Vinmax=36V 能否覆盖您的应用? 300mA 吗?

    进行计算

    1.请注意、在公式(10)中、Iout_max 是器件的最大额定电流、即2A。  计算结果在每个不同的 Vin/Vo/FSW 下会有所不同。 但实际中我们需要选择一个正常电感值,比如3.3uH/6.8uH/10uH……   

    Webench 从预设库中推荐了 L。  之所以存在这种差异、可能是因为在该应用中 Vin 非常小。 您可以 根据公式使用电感。 但请使用正确的 Iout_max。  

    2.如果电感是屏蔽的,那么 WEBENCH 或者公式中的计算结果会发生变化吗?-否

    3、自动模式/强制 FPWM 模式- 是的部件后缀决定使用哪种模式。   差异仅发生在轻负载  下,当 FPWM 在固定的 Fsw 下保持切换并保持在 CCM 模式,而自动模式器件将进入 DCM 模式,并将随着负载的减小而减小 Fsw。  

    此公式未考虑 自动 模式和 FPWM 模式 、因为 除轻负载外没有区别。  

    5. 自动模式的轻负载效率更高。 但在轻负载条件下、FPWM 具有较小的 Vo_ripple。  如果 Vo_ripple 更关心、我认为选择 LMR38020FSDDAR 会更好。

    谢谢、此致。

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    GUI、您好!

    感谢您快速回复。

    我还有一些其他问题以及一些问题的答案。

    选择 LMR38020的原因如下:

    答:我们的设计中有多个电压轨(5V、3.3V、1.2V)、主电压轨(5V)源自24VDC 电源。  我们还可以在不久的将来将这个直流电源更改为36V、因此采用额定输入电压较高的器件很重要。  我们的应用本质上是工业应用、存在电耦合浪涌和干扰、这要求我们用 TVS 器件保护部件的输入侧、以限制偶尔出现的过压。 36V TVS 的最大钳位电压为~58V、因此这也计入了器件选择。

    b.次要因素为:i)广泛的可选择开关频率;ii)展频功能;iii) 2A 输出额定值(对我们提供的其他设计很有用)。

    C.第三个因素是限制物料清单中的项目数量、并在设计的其余部分尽可能使用单个元件。

    现在、我们来看看其他问题/意见:

    1.我更改了电子表格、使 Iout_max = 2A。  这会将生成的电感器值更改为3.4uH、但仍比 WEBENCH 结果建议的值(10uH)低3倍。  我已经附上了 WEBENCH 原理图供参考。  这一点令人担忧、因为这两个值甚至不接近。  我将使用 WEBENCH 对设计的建议、但我建议 TI 在单独的应用手册中进一步讨论、以说明用户应如何解决此问题。

    2.对问题1的跟进。  实际负载电流是否对电感器的选择没有影响?  如果它确实有影响、那么公式中的哪个位置表示了用户在选择电感器时的最大负载?  我敢肯定占空比会有所不同、但如果没有提供的公式、在驱动工具电感器选择的公式之外还需要考虑哪些因素?

    3、我的下一个问题更多的是关于 WEBENCH 建模限制的一个问题。  我打算使用该器件的另一个电源轨是1.2V 输出@1.1A。  我在此论坛上已经在 FAE 中写道、WEBENCH 不允许为该器件建模、即使该器件应该建模。  我收到的响应确认了该器件能够提供1.2V 输出、并且我应该使用规格中的公式。  现在、如果公式与工具截然不同、我需要怎样选择电感器?

    4.基于我的困境#3,你可以推荐另一个类似的部分与以下:

    a. 1.5A-2A 额定输出、Vin_max = 10V 最小值、首选12V (5V 电源轨上有钳位电压为9.2V 的 TVS)

    B.同步、扩频。

    c.在1.2V 输出下使用标称5V 输入电压对 WEBENCH 建模。  5V 电压轨来自 LMR38020 (24V/36V 至5V)。

    d.类似的 HSOIC-8封装或更小的替代封装。

    BTW、我当时尝试附加 WEBENCH .sgv 文件、但似乎无法了解如何执行该操作;您能帮助指导我吗?

    谢谢你。

    此致、

    M·梅耶霍夫

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    您好,Mark

    我们还有 LMR51610/06、即1A/0.6A、 65V Vin、 0.8V Vref、 小巧、易用、成本更优。  但它没有展频、并且 Fsw 固定为400kHz/Fsw 1.1MHz。 您会考虑此器件吗?

    选择2A 器件可以满足更多的需求。 但在此设计中、您需要选择电流速率大于 LMR38020峰值电流限制(3.2A)的电感器。  这会增加电感器尺寸和成本。

    对于输入电压为12V 的器件、它来自另一个业务线、如果您可以对此发表新看法会更好。

    Br.