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[参考译文] LM337：当用于 TPS7A39仿真时、无电流稳压器输出？

admin
Guru**** 2386610 points
Other Parts Discussed in Thread: LM337L, LM337-N, TPS7A39, LM337, LM317
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/1291250/lm337-no-output-from-current-regulator-when-used-in-simulation-with-tps7a39

器件型号：LM337
主题中讨论的其他器件：、 TPS7A39、、 LM317

我尝试在之前提交的设计中添加电流限制功能、即在电流限制模式下添加 LM317和 LM337稳压器。  两者都很好地进行独立仿真、但不能与 TPS7A39结合提供可用结果。  理想情况下、我想将它们放置在 TPS7A39的输出反馈环路内以实现更好的电压调节、但这种方法以及将它们放置在 TPS7A39之前都无法提供任何可用的仿真结果。  根据仿真参数、仿真无法收敛、从不会在 TPS7A39的负输入端完成或显示千伏尖峰。 唯一可以提供可信结果的配置是将电流稳压器放置在(闭环) TPS7A39稳压器之后。  但是、LM337在该配置中根本没有输出、即使其在由普通整流器/电容器电路供电时显示正常输出、而不是 TPS7A39的负输出。  我使用的是随附的 PSPICE for TI 库中的 LM337-N、但最终设计应使用 LM337L。  附加的项目存档应包括3种不同的设计、但我不确定项目与设计之间的关系。 我还附上了仿真结果屏幕截图、其中显示了 LM337输出的平坦线(紫色)与 LM317提供的预期输出(黄色)形成对比。

e2e.ti.com/.../Design5_2D00_2023_2D00_11_2D00_11T18_2D00_14.zip

P.S.这里是保险原理图的屏幕截图：

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    TI__Guru**** 2386610 points
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    您好、Roger、

    我正在查看您的问题、并会在2个工作日内回复(希望在此之前)。

    谢谢。

    斯蒂芬

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    TI__Guru**** 2386610 points
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    您好、Roger、

    我已经运行了两个最新的仿真并进行收敛、但我需要大约一个小时来找到缺失的库、因为我的 PSpice 版本显然没有全部库。  我明天会更深入地了解这一点。

    谢谢。

    斯蒂芬

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    TI__Guru**** 2386610 points
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    嘿 Roger、

    我已回复您的另一个 E2E 主题、我认为该问题已解决。  但是、如果您仍然看到一些问题、请回复、我们将继续解决这些问题。

    谢谢。

    斯蒂芬

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    TI__Guru**** 2386610 points
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    尊敬的 Stephen：

    不幸的是、这种方法仍然给我带来麻烦。 我对使用 TPS7A39而不是 LM3x7进行电压调节感兴趣、因为 LMS 的较高压降电压会为元件容差留出任何裕度

    暂时来说、我已经放弃了将限流器放在 TPS7A39的反馈环路中。  考虑到电路将在无通风的狭小封闭空间中使用、这种方法可能会使 TPS7A39承受过多的功率耗散。

    相反、 为了获得更好的电压调节、我将尝试在 TPS7A39之前放置电流限制器。  很遗憾、我无法获得仿真。 我已经尝试了你在其他主题中建议的各种技巧：

    -打开所有自动融合选项

    -将速度水平提高到5

    -增加100us 的最大步长

    结果如下：

    在上面的对话中、我根据 幻灯片中的建议尝试将 GMIN 降低到1e-10、但这一变化没有"坚持"。  单击"OK"& Resume Simulation"后、对话框重新出现、旧值为 GMIN (1e-12)。

    除了 CSHUNT(这不是在对话中出现),其他的价值观已经放松了,超出伊恩·威廉姆斯的建议,可能是通过自动融合。 尽管如此,我还是尝试在项目模拟资料中使用了 Ian 的所有建议(包括 CSHUNT=1e-15)。 这使仿真能够完成、但它产生了我在其他地方提到的千伏尖峰：

    我附上了一个存档、选中了所有选项、希望能为您省去搜索库的麻烦：

    e2e.ti.com/.../PowerSupply1_2D00_2023_2D00_11_2D00_18T09_2D00_21.zip

    再次感谢您的帮助！

    罗杰

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    TI__Guru**** 2386610 points
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    嘿 Roger、

    Cadence 对该电路的仿真也存在问题-我认为它在某个地方是工具问题、但我无法找到正确的旋钮来解决这个问题。  我建议仿真部分电路(电流限制器自身、然后是具有将电流限制器模拟为 Vin 等的模型的 LDO)。  然后使用 EVM 在仿真中验证概念。  

    您可能还需要探索另一种限制负载电流的方法、因为我不确定稳压器前面的电流限制器是否可以正常工作。  您可以使用串联检测电阻和电流检测放大器来检测负载电流、并将结果反馈到 LDO 的 FB 引脚。  这可能是控制电流的更可控的方法、而不是切断稳压器的 Vin。  

    谢谢。

    斯蒂芬

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    TI__Guru**** 2386610 points
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    尊敬的 Stephen：

    再次感谢您的帮助。

    我本来想使用 TPS7A39来控制电流和电压、但没找到好 方法。 我找到的设计要求在负载和接地之间插入电流检测电阻、这在本例中是不可行的、因为 C12和 C13实际上是该电路应该充电的锂离子电池的独立模块。  为了驱动其负载、电池需要以接地为基准、进而以与交流输入相同的接地为基准。

    另外、我担心如果 TPS7A39不得不承受整个压降、它可能会变得太热。  用于限制电流的"从稳压器扼流 Vin "设计并不少见(请参阅 OnSemi LM317数据表第8页上的图22或 我们一直在讨论的替代设计)。  除了仿真问题外、我可能忽略了该方法的不利方面吗？  欢迎提供有关如何为 TPS7A39的 FB 引脚添加电流调节的任何建议。

    此致、Roger

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    TI__Guru**** 2386610 points
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    您好、Roger、

    您是否考虑过 TI 生产的锂离子充电 IC？

    https://www.ti.com/power-management/battery-management/charger-ics/products.html

    谢谢。

    斯蒂芬

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    TI__Guru**** 2386610 points
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    感谢您的建议、但我未能在您的列表中找到任何合适的内容。  事实上,我已经考虑了这种可能性,然后诉诸你看到的设计,没有找到任何合适的。 我设计中的电池是为狭小空间内的低功耗便携式音频电子设备提供对称双极直流电源。 电源需要安装在大约1x2英寸的- 80 mA 上、并且电流应限制在大约+/PCB。  每种极性都使用两节140 -250 mA 串联电池、提供+/- 6-8VDC 范围内的电源电压。  当使用音频电子器件时、充电电路不通电、但物理配置不允许充电电路断开、这就是为什么要通过阻断输出端的二极管而不是按照应用手册中的建议使用并联二极管来保护稳压器的原因。

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    TI__Guru**** 2386610 points
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    好的、谢谢 Roger。  

    在导通期间、TPS7A39将为 Vout 充电、以尝试与 Vref 的导通匹配。  这将导致涌入电流可能超过限流器、从而导致 Vin 上出现欠压情况。  这会在 Vin 上引起"振荡"、并且 TPS7A39可能永远不会导通。  限流器前面的2.5 Ω 电阻也可能影响 LDO 开启的能力。  我在模拟中看到了其中的一些情况、但软件的收敛问题使我无法找到一个好的解决方案(如果存在的话)。  您可以尝试增大 NR/SS 电容器来减慢 TPS7A39的导通速度、但您需要一个大电容器来真正减慢 Vout。

    一种更常见的方法是使用外部电流监测电路来控制 LDO 的 FB 或 ADJ 引脚。  这样一来、LDO 仍然可以导通、但以可控方式工作、不会出现 Vin 欠压问题。  通过用限流器电路控制 FB 或 ADJ 引脚、可以消除 Vin 上可能出现欠压、从而使 LDO 振荡导通的问题。  相反、电流限制器只会强制 Vout 下降、直到负载被移除、然后 Vout 将返回到调节状态。

    我们没有完全适合您应用的参考设计或应用电路、但希望此一般指导可以提供帮助。

    谢谢。

    斯蒂芬

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    TI__Guru**** 2386610 points
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    尊敬的 Stephen：

    感谢您的讲解。  我认为相同的保留不适用于仅使用 LM3x7的替代设计。 我尝试使用 LM7A39的唯一原因是、我欣赏将跟踪双极性电源集成到一个器件中、而且我可能会因专用的 LM3x7设计而遇到容差问题：它仅使用标称值勉强管理+/-8V 电压、组件容差可能会导致问题。  2.5欧姆电阻仅用于根据对插件变压器 I‘m 的 ESR 进行建模。

    我‘ll 更多的精力来找到一种使用 TPS7A39实现电流控制的方法。

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    TI__Guru**** 2386610 points
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    基于您对电流限制稳压器输入的潜在问题的解释、我已经返回到我最初想要的版本、其中电流限制器位于稳压器的反馈环路内。  这没有使用模拟反馈逻辑让 TPS7A39完成所有工作那么巧妙、但至少理论上具有相同的效果。  与其他报告的情况一样、仿真在正极侧看起来没有问题、但提供0VDC 负输出、即使在对上述仿真配置文件进行了所有微调后也是如此。 除了平坦的负输出、仿真还显示了 TPS7A39启动时的令人讨厌的功率尖峰。 这些仿真故障的痕迹、还是它们表明了与您在 TPS7A39之前使用电流限制器时对拓扑的预期相似的问题？

    e2e.ti.com/.../design5_2D00_2023_2D00_11_2D00_21T21_2D00_51.zip

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    TI__Guru**** 2386610 points
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    我尝试使用 TPS7A39 FB 引脚(已连接)添加基元电流控制电路。BJT 应在达到 trimPOTS 的 VEB 阈值电压时分流其周围的电流、从而将输出电流限制在70mA 附近。 仿真要求完成、但提供一个空的输出屏幕：甚至不显示交流输入电压。  根据 这篇论文,Qbreak 和 Qbreak 应该具有可编辑的 SPICE 属性,但我没有找到任何"编辑属性"。 我做错了什么？

    e2e.ti.com/.../powersupply2_2D00_2023_2D00_11_2D00_22T08_2D00_23.zip

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    嘿 Roger、

    我能够运行您提供的最新文件、并显示正轨似乎在模拟您所描述的方式。  我已添加了一个脉冲电流源作为正输出端的负载、并且您可以清楚地看到、随着此电流源的斜升、正电源轨进入电流限制(请参阅红色波形)。  我曾尝试在负轨上模拟这种情况、但遇到了收敛问题、今天我在时间用完之前就无法解决这些问题。  然而、正如正电源轨结果所示、这个概念的运行方式。

    如您所述、Break SPICE 模型具有可编辑的属性。  您应该能够右键单击此组件、转至"查看 pspice 模型"、这样您便可进入破孔.lib 网络表。  在早期版本的 Cadence 中,您还可以使用模型编辑器来更改网表,但我不知道您的 Cadence 版本是否附带此功能。  尽管您可以编辑 SPICE 参数、但最好使用新文件名保存新库、这样您就不会意外地覆盖 Breaking.lib 文件、该文件可能会被您机器上的其他仿真使用而不会意外修改。  然后，您可能需要导入新的。 您创建并生成组件的库文件。

    谢谢。

    斯蒂芬

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    晶体管参数并不是很关键：任何互补对都应该这样做、但感谢告诉我如何找到它们。 使用您的参数、我也会得到一个仿真、但它在 TPS7A39启动期间仍然显示较大的功率尖峰。 你有解释吗？
    此外、稳压器的稳态 Pd 也可能过高。  当输出电压为5V (大约是放电时的电池状态)时、Pd 远远超过1W。

    e2e.ti.com/.../powersupply2_2D00_2023_2D00_11_2D00_23T12_2D00_22.zip

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    您好、Roger、

     一般而言、大电压尖峰只是仿真器找到"正确"解决方案的一个问题、希望我们可以更改仿真设置来解决此问题。 请给我2个工作日的时间来审核并回复。

    谢谢。

    斯蒂芬

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    您好、Roger、

    感谢您的耐心等待。 我可以对您提供的最新版本进行仿真、而不会出现任何问题。  初始功率尖峰来自 LDO 为输出电容器充电的最初时刻。  作为一种故障排除辅助工具、您可以使用电流探头探测到各种网络上以查看其来源。  

    我注意到 PSpice 没有收敛、并在初始导通期间为任一转换器设置 Vout = 0、这可能使该功率尖峰比其他情况更糟。  我使用了 IC 元件将两个 Vout 的初始条件设置为0V、然后将最大步长设置为1us。  如果没有收敛问题、您可能无法以这种方式运行整个仿真、但您可以很好地放大该工件。  现在、尖峰看起来更合理。

    谢谢。

    斯蒂芬

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    TI__Guru**** 2386610 points
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    Stephen、

    非常感谢您的详尽分析！ 由于输出电容器是数据表中推荐的电容器、我假设 LDO 稳压器可以处理它们。  但是、由于仿真中显示的 Pd、我计划返回使用 LM3x7进行电流调节的版本、以便将 Pd 扩展到不同的封装上。

    再次感谢您的帮助！

    罗杰

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    好的、谢谢 Roger -我将关闭此票、但如果您需要任何其他东西、请告知我们。

    谢谢。

    斯蒂芬