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[参考译文] LM20146:输出电压启动时的电流限制

Guru**** 1197930 points
Other Parts Discussed in Thread: LM20146, TPS62867, TPS62873
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/1268646/lm20146-current-limit-at-output-voltage-start-up

器件型号:LM20146
主题中讨论的其他器件: TPS62867TPS62873

尊敬的 CIRs 和 Madams:

我想知道 LM20146输出电压启动时的电流限制情况。

我认为工作原理是启用 EN 引脚、软启动电容(CSS)开始充电、输出电压启动。

该器件的电流限制在数据表中指定为8.5A (典型值)的峰值电流、但在输出电压达到指定电压之前、运行电流似乎限制在约1.2A。

LM20146的峰值电流限制是否不仅在软启动期间而且在输出电压达到指定电压之前都设置为约1.2A 而不是8.5A (典型值)?

此致、

毫米

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    您好、

    D/S 未提及在任何情况下均会降低电流限值。  您是否正在测量电路并看到较低的电流限值?  如果是、您能否分享您的测量设置和波形?

    这是一个非常旧的器件。  您需要的输出电流和电压是多少?  TPS62867是更新、更小、更简单的6A 器件、而 TPS62873是更新、全功能系列、具有 I2C 并针对处理器内核进行了优化。

    克里斯

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    Chris、您好!

    我将向您发送 LM20146的启动波形。

    如果输出电压在软启动期间内升高、则可以按如下所示确认正常运行。

    将 Css 从0.1uF 变为0.01uF 并缩短软启动时间时、波形如下所示。

    输出电压不会在1.5ms 软启动周期内上升。

    当 SS 引脚电压超过0.8V 后、输出电压在一段延迟后开始上升。

    不仅如此、即使超过软启动周期(VSS 高于0.8V)、电感器纹波电流也会缓慢地上升至输出电压(1.2A 或更低)、而不是器件的最大电流限值8.5A (typ)。

    LM20146数据表中关于软启动的信息很少、因此我想知道当输出电压在软启动期间内不上升时会发生什么情况。

    例如、如果连接到 LM20146的负载的电容大于预期值、则输出电压不会在软启动周期内上升、从而导致这种行为。

    此致、
    毫米

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    您好、

    感谢您分享这些波形。  此测试使用的是哪个电路?  评估模块还是您自己的电路板?

    您可以尝试33nF SS 电容器、然后查看您是否获得 D/S 中表3所示的5ms SS 时间。

    是否在有负载或没有负载的情况下获取了波形?  是否添加了任何额外的输出电容?

    10nF SS 电容器的波形确实看起来很奇怪、因此我想澄清您所测试的内容。  如果负载太高而无法达到设置的输出电压、它应提供其最大输出电流并继续为输出充电(这需要更长时间)。  通常建议将 SS 时间设置为长于输出电容器充电所需的时间。

    克里斯

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    Chris、您好!

    我们没有 LM20146的 EVM、因此该波形数据来自客户的实际电路板、而不是 EVM。

    我们已确认、如果输出电压在设定的软启动时间内上升、产品将正常启动。

    因此、我们想知道当输出电压在设定的软启动周期内没有上升时会发生什么情况。

    我想您会看到相同的行为、因为如果您在1毫秒内将 EVM 中的 CSS 设置设为"无"、然后启动 无负载 ,电源不会在1ms 内打开。

    原因是 EVM 使用100uF 作为输出电容器。

    (a)开关不会在0V 和0.8V (这是 VSS 的软启动周期)之间启动、而开关以1.0V 左右的延迟启动。

    (b)  即使超出软启动周期(VSS >0.8V)、电感纹波电流也不会上升到最大开关电流、并且输出电压在开关电流较低时上升缓慢。

    通常、我认为应在软启动周期之外的最大开关电流下执行开关操作、但 LM20146似乎具有某种内部限制。

    (c) 客户希望如下图所示快速启动输出电压、但使用 LM20146是否无法满足此要求?

    这是意外的行为、可能难以理解、但如果有人知道上述三点、请告知我们。

    此致。

    毫米

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    您好、

    您的 SS 时间要求是什么?  您需要多快的 SS 时间?

    TPS62867已经有1mm 的 SS 时间。  如果了解您的输入电压、输出电压、输出电流和 SS 时间需求、其他器件可以更短。

    谢谢。

    克里斯

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    Chris、您好!

    我将向您向我们的客户推荐您介绍的 TPS62867。

    但是、我们被要求解释 LM20146在软启动周期(开关电流受限)之外的这种行为。

    LM20146没有用于 TI 的 PSpice 仿真模型。

    我们没有 LM20146 EVM、但即使我们可以使用 EMV 重现此行为、我们也无法确定导致该行为的原因。

    您知道为什么会发生这种行为?

    我是否理解了这种行为的原因是未知的、因为这不是预期行为?

    此致、

    毫米

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    您好、

    我们需要对测试进行更多的调试以解释波形。  如果您能为他们获取 EVM、那将会很有帮助。

    是否在有负载或没有负载的情况下获取了波形?  是否添加了任何额外的输出电容?

    克里斯

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    Chris、您好!

    我有了客户的原理图。
    此电路图中未将任何器件连接至负载时、直至目前的波形为输出波形。
    如果将 Css 电容设置为0.1uF、通常可以通过软启动启动、但如果将 Css 电容设置为0.01uF、则不会在软启动时间内启动、从而导致以前出现问题的波形。

    我们还在考虑购买 LM20146 EVM、但您是否已经拥有一个?

    到达我们需要一些时间。

    如果您使用 LM20146 EVM、那么当输出电压设置为3.3V、Css 为0.1uF (初始值0.33uF 也是可接受的)和0.01uF 时、是否可以检查输出电压、VSS 和电感器纹波电流?

    我认为这种行为可能可以重现。

    此致、

    毫米

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    您好、

    Chris 今天不在办公室。 他将在星期四回到你的身边。  

    此致

    斯内哈

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    感谢您的分享。   

    是的、我订购了 EVM、可以了解它的行为。  我将在下周发布更新。

    克里斯

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    您好、

    我已经在4.5V 输入电压、3.3V 输出电压和空载条件下测试了 EVM。  使用默认的33nF SS 电容器和10nF SS 电容器、我可以看到正确的 SS 时间。  以下是 SS 和 Vout 的波形:左侧为33nF、右侧为10nF

    这是通过将 EN 从低电平切换到高电平来启动 EVM。  除了 SS 和 Vout 之外、您是否可以向故障波形添加 Vin 和 EN?  您还能否共享您的 PCB 布局?

    由于 EVM 不显示此行为、因此以下几个事项需要考虑更改、以调试电路:

    将 C51更改为1uF

    短接 R58

    克里斯

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    Chris、您好!

    我们将根据您提供的建议向您发送我们客户的试用结果。

    以下所有波形都是 CSS=0.01uF (1.5ms)时设置的。

    (1)客户初始电路图中的输出电压波形

    (2) C51从0.1uF 更改为1uF 时的输出电压波形

    状态与初始电路图相同、看不到任何变化。

    (3) R58短路时的输出电压波形

    状态与初始电路图相同、看不到任何变化。

    客户尝试了各种方法、发现通过将 RT 电阻值更改为48K (与 EVM 的 RT 值相同)缩短了启动时间。

    (4) RT = 48k Ω

    (5) RT=48K Ω 且 RC1=8.2KΩ CC1=1.2nF CC2=开路

    可以看到软启动方面的改进。

    我们有几个问题。

    (a) 输出电压在(1)、(2)和(3)中的软启动周期之外启动的操作是否可能会损坏 LM20146?

    (b) 作为上述问题(a)的解决方案、我们正在考虑将软启动时间延长到15ms (Css = 0.1uF)。

    如上所示、我们已确认软启动周期为15ms、可以实现稳定启动。

    输出电压在软启动期间内保持稳定、但是否根据设计确定存在延迟?

    (c) 是否可以按如下所示设置 LM20146EVM 的每个常数并进行确认?

    这些值是(2)中采集波形时的设置。

     RT = 260k (130k + 130k)

     Css = 0.01u

     CC1 = 0.047u

     CC2 = 470p

     RFb1 = 36k

     RFB2 = 11.5k

    此致、

    毫米

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    感谢您分享您的数据。

    如果我理解正确、那么改变补偿和/或开关频率会影响行为?

    我们需要了解为什么您的电路的 SS 行为对这些项目很敏感。

    为获取所需的原理图、您能否显示 EN、SS、Vout 和 COMP 的波形?  您是否可以在移除 CC2的情况下重新执行测试?  对于该电容器、470pF 电容值相当大。

    我还想审核您的 PCB 布局是否有改进之处。  此外、在 EVM 上测试原理图进行比较有助于确定是否存在任何布局交互。

    最后、这是一个非常旧的器件、也非常大。  您对负载电流、特性、效率等有哪些要求?  有许多较新的4.5V 输入至3.3V 输出转换器更容易用于设计。

    谢谢。

    克里斯

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    Chris、您好!

    我与客户进行了交谈。

    我们已确认客户电路板在使用与 LM20146EVM 相同的常量时的运行情况、并已确认您的波形没有重大差异。

    图1:Css = 0.1uF、RC1=8.2k、CC1=1.2nF、CC2=开路、Rt=48kΩ(与 LM20146EVM 的值相同)

    评估板数据如下所示:

    e2e.ti.com/.../NB1436_2D00_6a_5F00_PDF.zip

    以下是客户请求的摘要。

    1. 客户已审查了每一个常数的软启动、并正在考虑采用以下的值、如之前所宣布的。

     rt = 200k (在之前的注释中、它被写入为260k、但是正确的值为200k。)

     Css = 0.1uF

     COMP = 5.1k

     CC1 = 0.047uF

     CC2 = 470pF

     您能否确认上述参数是否有任何问题?

     我们正在请求客户使用上述参数获取 CC2=470pF 和 CC2=OPEN 的 EN、SS、Vout 和 COMP 波形。 我们会在收到邮件后立即通知您。

    2. 即使在您测量的软启动波形中、Vout 相对于 VSS 仍会延迟。

     这种延迟是否会导致器件损坏?

    图2: Vout 从 VSS 延迟

    3、 如果问题2中的延迟不是由器件损坏引起的、理解以下波形也不会影响器件损坏是正确的吗?

    图 3:CSS=0.01uF、RC1=5.1k、CC1=0.047uF、CC2=470pF、Rt=260kΩ  (与客户电路板原理图的初始值相同)

    当我们与客户确认时、他们告知我们 LM20146出现故障、因此他们正在检查每个常数。

    显然、客户确认了损坏的 LM20146、并发现内部底部 FET 短路。

    此致、

    毫米

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    感谢您测试 EVM 并发送您的布局。

    是否有其它 LM20146失败或显示错误的 SS 时间?  重要的是要提到,这些正在失败,并且在你的系统中有许多它们。

    1.他们始终需要在其应用程序中验证和验证其值。

    2.从 SS 开始到斜坡以及 Vout 开始上升的短暂延迟是正常的。  我们也会在您的良好波形中看到这一点。

    3、设备损坏原因不明。  不良波形可能是器件损坏的行为、而不是导致器件损坏的行为。

    在 EVM 上、显示错误 SS 时间的单元是否正常工作或者显示同样错误的 SS 时间?

    克里斯

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    Chris、您好!

    根据您的要求、我在下面附上了测得的波形。

    您的请求:  

    为获取所需的原理图、您能否显示 EN、SS、Vout 和 COMP 的波形?  您是否可以在移除 CC2的情况下重新执行测试?  对于该电容器、470pF 电容值相当大。

    [应答]

    /* 以下是常见参数*/

    RT = 200k Ω

    Css = 0.1uF

    COMP = 5.1k Ω

    CC1 = 0.047uF

    AVIN = 4.7 Ω 和0.1uF

    测得的波形如下图:

    图1. CC2 = 470F

    图2. CC2 =开路

    问题1: 他们始终需要在其应用中验证和验证其值。

    [答复1。] 我知道需要进行客户验证、Chris San 无法判断。

    问题2. 从 SS 开始到斜坡且 Vout 开始上升的短暂延迟是正常的。 我们也会在您的良好波形中看到这一点。

    [答复] 我们也知道延迟现象、但导致延迟的因素无法从数据表中读取。

    我知道 TI 无法确定这次延迟的原因。

    问题3: 器件损坏的原因未知。 不良波形可能是器件损坏的行为、而不是导致器件损坏的行为。

    [答复3.] 另外、我认为在此启动过程中不是器件底部 FET 造成损坏的原因。 原因是开关电流低。
    我认为应用程序可能有问题、因此我将继续调查。

    在 EVM 上、显示错误 SS 时间的单元是否正常工作或者显示同样错误的 SS 时间?

    [应答]  要求客户确认。

    根据客户的验证结果、我们认为、如果将 EVM 设置为以下参数(客户电路板的初始设置)、则可以确认软启动周期之外的启动。

    RT:48.7k 至260k

    Css:33nF 至10nF

    RFB1:4.99k 至18k

    RFB2:10k

    RC1:8.25k 至5.4k

    CC1:12nF 到0.047uF

    CC2:开放至470p

    此致、

    正志

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    感谢您分享这些波形。  这对我来说都很合适。

    如果还有其他问题、请告诉我。

    克里斯

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    Chris、您好!

    很抱歉、再次与我们联系。

    我获得了 LM20146EVM 并对其进行了评估。

    <图1。 TI 初始常数:无负载>

    <图2。 TI  初始常数: CR 模式6A 负载>

    从图1和图2可以看到它状态良好。

    因此、我通过更改客户的常量执行了类似的测量、如下所示。

    <图3。  更改至客户常量>

    <图  4. 客户 常数: CR 模式无负载>

    <图5。 客户 常数: CR 模式6A 负载>

    我听说过、您不知道延迟的原因、但您是否知道为什么即使在图4所示的"软启动周期外"和"输出电压低于指定电压"时开关电流也会受到限制?

    此致、

    毫米

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    感谢您在 EVM 上测试他们的电路。  您的结果强烈建议它们的一个或多个组件值对不同的启动行为负责。

    我建议一次将一个组件改回到初始 EVM 上的值、从而查看哪个组件使 SS 波形恢复正常。

    我不确定我们可以说这与 IC 的电流限制有关。

    克里斯

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    Chris、您好!

    虽然我们已经能够调查根据 RT、SS 和 ITH 设置、产品可能会偏离软启动周期、但我们无法从数据表中的软启动周期之外读取电流限值、因此我们提出了这个问题。

    ・Vout 从 VSS 开始延迟
    针对"VSS > 0.8"和"Vout <设置电压"的・μ A 电流限值

    我知道关于此器件的上述两点是未知的。

    此致、

    毫米