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[参考译文] LMR38020:效率极差

Guru**** 1825110 points
Other Parts Discussed in Thread: LMR38020
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/1297812/lmr38020-extremely-poor-efficiency

器件型号:LMR38020

您好-

我正在围绕 LMR38020设计电源。 选择此器件的主要规格如下:

  • 输入电压范围:9VDC-36VDC (典型值)、70VDC (某些瞬态测试期间的绝对最大峰值)。
  • 输出电压:3.3VDC。
  • 负载:200mA (典型值)、300mA (在设计计算中用作最坏情况)。

我得出的设计如下:



开关电感器 PN 是 TYA3015220M-10。 此外、输入端还有一个 LC π 型滤波器:


我获得了预期的输出电压、UVLO 按预期工作、噪声测量未显示任何相关内容。 但是、该稳压器的效率极低。 3.3V 时的负载是192mA 测量的、在24V 输入测得的45mA 大于59%的效率。

尝试根据 Webench 验证设计、但我正面临 Webench 几种奇怪的行为(尝试将工作频率设置为300kHzm、每次输入值时、站点恢复为200kHz、  但效率似乎应该好得多-至少在80年代的中高端。 Webench 报告中指明了这一点、但如前所述、我无法将其设置为设计好的300kHz 工作频率。

e2e.ti.com/.../WBDesign72_2D00_3.pdf
该布局位于一个六层 PCB 上、所有元件都位于顶部(L1)、并在下方(L2)有一个实心接地层。 电感器和自举电容器靠近开关节点并以宽覆铜布线、输入电容器放置在尽可能靠近输入引脚的位置、一般来说、不会偏离一般的建议电源布局规则:

与通用规则以及数据表中的建议相比:



您能帮助我确定导致效率大幅降低的问题以及纠正这些问题的步骤吗-非常感谢您的帮助。

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    Matthew、您好!

    感谢您分享您的详细信息。 以下是一些评论:

    您使用的是 FPWM 变体还是 PFM 变体?

    2.使用输入滤波器通常会降低效率。

    3.您可以尝试增加 R21的值来提高效率,但建议将该值保持在1MOhm 以下。  

    4.通常建议将输入电容器尽可能靠近 IC 放置。 输入电容器靠近输入引脚、但接地路径相对较长。

    5.我认为您的散热垫与顶部接地完全断开。 这需要连接到顶部接地端以提高热性能。 此外、一些来自各个引脚以及元件的顶部平面上的散热会对热性能和效率产生负面影响。

    6.接地连接在顶层平面上看起来也相互隔离(GND 引脚、VIN 电容器 GND、散热焊盘、其他组件 GND 焊盘)。 建议 在顶部平面上连接这些接地平面、以确保良好的散热和功率流。

    谢谢!

    约书亚奥地利

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    Josh、您好!

    1. 我们使用的是 PFM 型号、完整 P/N 是 LMR38020SDDAR。
    2. 已注意-我们将研究绕过此滤波器的影响。 除了最大程度地降低串联滤波元件的 ESR 之外、是否还有其他标准需要注意它们对效率的影响? 我熟悉 TI 的应用手册 SNVA801、但并未讨论效率。
    3. 已记录-将进行调查。
    4. 已记录-将进行调查。

    5/6. 很抱歉没有说明、顶部平面是连接到24VDC 输入的电源覆铜。 此接地连接被建立在 L2上的实心接地层上、所以电容器/散热垫/接地连接在一起。

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    Josh、您好!

    我们解决了这个问题-问题结果证明是一个不同的元件、当我们移除该元件并隔离降压转换器后、我们可以看到效率为~83%。