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[参考译文] 专为汽车使用而设计、采用 LM5148。 所需的12V 输出、最大电流为20A、工作标称电压为15A

Guru**** 2535150 points
Other Parts Discussed in Thread: LM5148, LM5149-Q1EVM-400

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/1276024/design-for-automotive-use-using-lm5148-required-output-of-12v-with-a-max-current-of-20-amps-operating-at-a-nominal-voltage-of-15a

器件型号:LM5148
主题中讨论的其他器件: LM5149-Q1EVM-400

专为汽车使用而设计、采用 LM5148。 所需的12V 输出、最大电流为20A、额定电压为15A

  1. 我们能否并联使用陶瓷电容器来降低
  2. 要使用 LM5148、我们不需要将 AEF 设置为正确的?
  3. 我想使用评估板(LMS5149-Q1EVM-400)、是否会将元件更改为计算器建议的值、Work?
  4. 理想的所需交叉频率应该是多少? 此外、还按照计算器和软件库中所述执行外部补偿  
  5. 我们是否需要1、2类或3类补偿?

e2e.ti.com/.../LM5148-Calculations.xlsm

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    Deepak、您好!

    1.使用并联  

    2.对于 LM5148 AEF 引脚为 NC。 则可以直接移除 AEF 元件。

    3.使用快速入门计算器作为一般设计指南是的。  

    4.目标交叉频率应为开关频率的1/10。 您需要有45度的相补角以防止振铃、通常我们建议设计60度的相补角。  

    5.您不需要不同的补偿类型。 您可以考虑用于测量电路板波特图的 FB 电阻器点。

    LM5149-Q1EVM-400的额定电流为8A、而且会变得很热。 15A 将有显著的温升、尤其是当 I^2* R 损耗呈抛物线增加时。

    您还可以考虑双相、如数据表中所述、每相8A 电流易于热管理。

    希望这对您有所帮助。

    -奥兰多  

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    嗨、奥兰多、  

    感谢您的及时响应。  
    我们正在开发的最终产品处于竞争激烈的市场中、使用双相将大幅增加我们的成本。

    我还需要弄清楚、以了解我们应该使用 PFM 还是 FPWM、以及 我们是否应该启用抖动。

    要仅使用一个相位、您建议使用什么来尽可能减少功率损耗。
    目前我正在考虑:
    a) 250kHz 开关频率
    b) 15m Ω RDS on

    此外、您还建议使用哪些其他方法来管理热耗散。

    谢谢  
    迪帕克

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    Deepak,

    PFM 只有助于轻负载条件下的效率。

    15m Ω RDSON 仍然显著较大。

    15A ^ 2 * 15mΩ= 3.37W、注意 FET 的温升通常为40C/W、因此温度上升100C+。

    您可以使用双 FET、而不是双相、其中有2个并联的高侧 FET 和2个并联的低侧 FET。

    我仍然认为、即使是并联、您也需要更小的 RDSON。 例如10mΩ、以便5mΩ 有效。  

    此外、在理想情况下 FET 应该不匹配、就像 EVM 一样、我们在高侧使用更低的 QG FET、以减少开关损耗。

    您还可以考虑外部热管理、如散热器。

    希望这对您有所帮助。

    -奥兰多

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    嗨、奥兰多、  

    再次感谢。 这对于热管理非常有帮助。 我已经处于原型设计阶段。  

    我遇到了另一个问题、是否可以在此控制器中自定义软启动时间?
    此外、通过使用评估板、在8A 满负载时、输出电压达到11.3V。 该器件的精度为+-1%。 5%的下降是有原因的吗?

    谢谢  

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    Deepak、您好!

    内部软启动是固定的、但可以使用 FB 或 COMP 上的外部电路进行扩展。

    您是否修改 了该 EVM 修改过的内容? 电流限制比较器上的电流限制或噪声可能会导致电压折返。

    请告诉我、

    -奥兰多

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    嗨、奥兰多、  

    您能否详细说明或提供一个有关如何延长软启动时间的示意图示例?

    否、我们尚未修改 EVM。 我们只是开箱使用它、可以看到满载时的电压下降。  
    其次、电压折返不会在电流高于8A 时发生?

    谢谢  
    迪帕克

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    Deepak、您好!

    要延长软启动、您基本上必须将 FB 节点上拉至大于0.8V、然后逐渐将其释放至仅反馈电阻器。

     当然、电压下降值应仅大于8A。  

    如果您看到的电流低于8A、那么我必须查看这批最新的 EVM。

    有时、BOM 未正确安装、可能会导致问题。

    -奥兰多

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    嗨、奥兰多、  

    根据您的意见、我们 继续并制作了原型。 然而、我们面临着以下问题:

    1. LM5148 IC 正变得非常热。 即使在2A 的标称电流下。
    2. 一旦我获得高于40伏的输入电压、原型就会停止工作、我会得到0V 的输出。
    3. 我仍然会看到基于输入电压和负载电流的大电压波动(超过5%)

    请告诉我您认为可能是原因的原因。
    我还要附上我使用的原理图。 所有组件计算均基于出现的计算器 Excel 来完成。

    此外、在原始问题中还附加了 Excel 计算器。

    e2e.ti.com/.../Schematic-LM5148.pdf

    谢谢。此

     

    致、 西达尔特
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    Deepak、您好!

    您的布局是什么样的?

    是否在外露焊盘上使用接地覆铜来将热量从 LM5148 IC 散发出去? 您是否有热通路?

    请参考 EVM。

    在您的电路原理图中、R1无疑是需要的、并且应该只为50Ω、而不是 kΩ Ω。 如果需要、您可以决定将 IT 0Ω 短路。

    请分享 VIN/VIN/SW VCC 节点的波形以了解更多故障排除信息。

    -奥兰多

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    嗨、奥兰多、  

    您可以丢弃您的电子邮件 ID 以便我可以与您共享 Gerber 文件吗?

    是的、我们将使用带散热过孔的覆铜作为 GND 进行散热。  

    我将更改 R1、相应地再次查看电路。  

    再次感谢

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    Deepak,  

    我已在 E2E 上向您发送消息。

    谢谢!

    -奥兰多

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    嗨、奥兰多、  

    很抱歉延迟了响应、我正在优化我的设计。  
    请查看随附的 PCB 布局。  
    此外、我还连接了 VSW (黄色)和 Vcc (蓝色)的示波器读数。 除了输出电流之外、我还提到了输入和输出电压。  
    我使用的频率是220kHz、并已完成补偿、将交叉频率保持为17khz。

    我看到电压随着电流的增加而急剧下降。 负载为5A、输入电压为30V 后、输出电压非常不稳定、并且在0和9V 之间关闭。

    e2e.ti.com/.../LM5148-Analysis.zip

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    Deepak,

    许多因素的布局并非最佳。

    请查看数据表的布局部分以及 EVM 设计。

    对于这样的控制器、我会考虑使用4层 PCB、尤其是对于您的多 MOSFET 设计。

    VCC 电容器和 VDDA 电容器应靠近各自的引脚和 GND。

    VDDA 电容器到 AGND 应靠近引脚、AGND 可以直接连接到 DAP 下的 PGND、就像 PGND 引脚一样。

    连接至 PGND 的 VCC 电容器也应靠近引脚放置。

    对于承载高电流的过孔(如低侧 FET 过孔)或散热过孔(如 LM5148控制器下方)、不建议在 GND 过孔上进行散热。


    FET 的方向和布线并不好。 SW 节点应该是 FET 和电感器之间的多边形、而不仅仅是引线。 此负载将承载全部电流输出电流和纹波电流。

    请参考该 EVM 示例、还可能是具有多个 FET 的参考设计、例如以下示例:

    https://www.ti.com/tool/PMP7165 

    https://www.ti.com/tool/PMP30600-AH 


    此外、Rsense 应刚好位于电感器和输出电容之间、因为它也会承载所有电流。

    我可以在您发货进行制造之前查看您的布局。

    -奥兰多

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    嗨、奥兰多、

    感谢您的回复。 我按照您提到的方式进行了调整。 我已经向您发送了一封含有来自 sgoel1999@gmail.com 的新 PCB 文档的邮件
    请告诉我、新设计是否有效。  

    谢谢  

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    Deepak,

    请你给我一个机会,让我给你一个机会。"

    -奥兰多

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    嗨、奥兰多、  

    如果您还需要任何其他文档来查看此文档、请告诉我。  

    谢谢。
    迪帕克

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    Deepak,

    我已经审阅并通过电子邮件发回 Siddharth、我也复制了你们。

    -奥兰多