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[参考译文] TPS62825:关于外部元件引起的开关频率变化。

Guru**** 1157920 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS62825, TPS628512
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/1275146/tps62825-regarding-the-change-in-switching-frequency-due-to-external-components

器件型号:TPS62825

您好!

我对 TPS62825的开关频率有一些问题。
它与下面 URL 中的问题相关。
e2e.ti.com/.../tps62825-change-of-switching-frequency-by-capacitor-at-vout

我测量了各种条件下 TPS62825的开关频率、结果如下表所示。


测量的目的是为我们的应用找到 TPS62825在2.2MHz 下运行的条件。
幸运的是,我能够找到条件(这是条件2),但背后的机制是未知的。
如果不了解相关机制、我就无法判断条件2对于元件变化、温度和其他因素是否稳健。 (频率是否在2.2MHz 下保持稳定。)

您能告诉我、在条件2中开关频率增大的原因是什么吗?
我阅读了之前介绍的应用手册(slyt646.pdf)、试图理解其背后的原因、但无法得出结论。

此致、

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    尊敬的 Kei:

    感谢您与我们取得联系、我将在本周晚些时候与您联系。

    此致、
    路易

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    尊敬的 Kei:

    需要前馈电容器 C3、因此条件3和4无效。

    关于条件1和2、您能否向我提供 Cout 的确切器件型号? 这些22uF 电容器和47uF 电容器的外壳尺寸是否相同? ESR 和 ESL 会影响 DCS 频率。

    此致、
    路易

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    尊敬的 Louis:

    感谢您的答复。

    我会在几天内回复您。

    此致、

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    尊敬的 Louis:

    实际上、我使用了两个10uF 来生成20uF。

    具体的器件型号如下
    10uF:GRM155C80J106M (Murata)
    47uF:GRM188R60J476M (Murata)

    就尺寸而言、10uF 更小。

    我随附了其他评估结果、供您参考。

    此致、

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    尊敬的 Kei:

    路易目前不在办公室。 请允许我作出回应。

    开关频率取决于输出纹波量。 因此、输出电容的更高 ESR/ESL 会导致更高的纹波、从而使磁滞环路响应更快并变为更高的开关频率。 这可能就是为什么您会看到47uF、ESR/ESL 开关的频率更高。  

    如果添加了不同数量(2到4)的10uF 电容器、则理论上有效 ESR/ESL 应该会降低。 但是这些电容器的放置也很重要、对于放置在远离电感器的电容器、电路板 ESR/ESL 可能更高。 如果您将所有电容器相互叠加并靠近电感器、您可以检查结果是否发生变化吗?  

    此致、

    瓦伦  

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    尊敬的 Varun:

    感谢您的答复。

    我在某些条件下检查了开关频率。
    结果如下。

    如果电容器位于反馈点之后、则开关频率更低(1.9MHz)。
    另一方面、如果电容器位于反馈点之前(靠近电感器)、则频率会更高(2.2MHz)。
    四个电容相互堆叠。

    您是否考虑过原因是什么?

    此致、

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    尊敬的 Kei:

    今天是在德国的假期。 Varun 明天会回到你的身边。

    谢谢

    杨恩

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    Yann、您好!

    感谢您的答复。 我会等待进一步回复。

    此致、

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    尊敬的 Kei:

    如果(b)、 电感器的某些磁场可能会耦合到输出电容器的 ESL 上、从而导致更大的 ESL 电压阶跃、从而增加输出纹波、最终导致更高的开关频率。

    此致、
    路易

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    尊敬的 Louis:

    感谢您的解释。

    关于"来自电感器的磁场部分耦合到输出电容器的 ESL 上、导致 ESL 电压阶跃增大、从而导致输出纹波增大"、您能否提供更详细的解释? 如果您能用一些 数字或插图进行解释、我将不胜感激。

    此致、

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    尊敬的 Kei:

    以下文章在您的案例中是一篇有趣的读物:
    了解和管理降压稳压器输出纹波-电源管理-技术文章- TI E2E 支持论坛)

    总之、输出电容器的 ESL 将对总输出纹波产生方波分量、请参阅 下面的图1。

    非屏蔽式电感器将在其引线周围产生磁场、见图3。 如果输出电容器过于靠近电感器、该磁场将耦合到其 ESL 上、从而增大图1中输出纹波的方波分量、从而增大总输出纹波本身。

    因此需要进行权衡:使输出电容器更靠近 电感器可以减少 PCB 布线 ESR 和 ESL、但会增加来自电感器的磁耦合。

    此致、
    路易

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    尊敬的 Louis:

    感谢提供详细的解释。

    我有几个问题。

    1.
    对于"如果输出电容器离电感器太近、该磁场将耦合到其 ESL 上、从而增大图1中输出纹波的方波分量"、这意味着当发生耦合时、公式中的电流"i"会增大。 Vrippe_ESL 增大时、我的理解是否正确?

    2.
    TPS62825数据表中的开关频率数据是否受耦合影响?
    我认为这些数据是使用 TPS62825EVM 测量的、而且由于此电路板的电感器和电容器彼此靠近放置、因此数据可能会受到这种耦合的影响。

       

    3.
    TPS62825尝试提高其开关频率以减少输出纹波。 不过、如果开关频率(2MHz)周围的环路增益很小、我认为频率周围的纹波不受控制、从而导致输出开关频率、是否正确?
    针对我之前的帖子、当没有 Cff (120pF)时(这意味着在高频下增益较低)、开关频率较低(约为1.6MHz)。

    4.
    在下面的结果中、当 Cout 为20uF (10uF x2)且 Cff 时、开关频率低于其他条件。 例如、30uF (10uF x3)。 这是否意味着20uF (10uF x2)的 ESL 比其他条件更低? 或者在这种情况下耦合是否较少?

    此致、

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    尊敬的 Kei:

    我会在下周开始。

    此致、
    路易

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    尊敬的 Kei:

    我在下面回答了您的问题。

    但首先、我想强调的是、如果您要在所有条件下以完全为2.2MHz 的固定频率运行器件、那么我们的 DCS 控制器件 最适合您的选择。 DCS 控制中的频率始终会存在一些变化。 我建议 改用 TPS628512。


    1. 电感器的磁场取决于电感器电流、因此也应产生方波电压、然后通过耦合添加到图1中的方波之上。

    2. 很可能、是的。

    3.  我不确定没有 CFF 时器件的工作原理。 DCS 控制器件使用基于迟滞的控制环路、即它们需要斜坡信号进行比较。 在 DCS 拓扑中、该斜坡信号是 通过 VOS (Vout sense)引脚生成的、请参阅下图。 TPS62825没有 VOS 引脚、只有反馈引脚、因此需要前馈电容器 Cff 才能正确耦合到 FB 以生成正确的斜坡信号。
    4. 如果我没记错、那么这些测量是在您将电容器相互堆叠之前进行的、对吗?

    此致、
    路易

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    尊敬的 Louis:

    感谢您的详细解释。
    我知道 DCS 控制器件不适合固定频率。

    关于第4点、在此测量中、通过堆叠电容器来实现并联连接。

    此致、

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    尊敬的 Kei:

    我不确定问题4中的测量会发生什么情况。 我必须在内部查看。

    此致、
    路易