[参考译文] LM51561：电源无法处理其设计的负载

您好、Omair：
感谢您通过 e2e 联系我们。

我无法真正访问您提供的材料。 「我知道了,我想和你复合。」

但我也有一些问题。

情况1 (LED 灯条)。

我是否正确理解您最初是在无负载的情况下启动升压器？
然后,突然你打开光条(可能一起或一个接一个)。
但在任何情况下、都可能导致输出电流立即变化。
是这样吗？

请使用快速入门计算器工具计算外部元件和补偿网络、而不是"在 WebBench 中处理设计"。
您可以从以下位置下载： www.ti.com/.../SNVC224

很抱歉、我无法下载原理图、因此无法比较结果。
该计算器会为我提供电感器的3.3µH、如果我遵循该公式、我可以得到感应电阻器的电阻器值约为10m Ω。
但所需的检测电阻值会发生变化、具体取决于所选的电感器！

10mOhm 感应电阻将峰值电流限制设置为10A。
因此、电感器的饱和电流必须远高于10A。
此外、您的工作台电源必须能够提供超过10A 的电流而不发生削波。

您似乎正在遇到某种过载情况。
可能您的电感器将进入饱和状态或您的电源具有不够高的电流限制。
此外、可能还会发生其他情况(例如、电缆上的压降正在触发 UVLO)。
您配置了哪个 UVLO 电压？

快速入门计算器还将帮助您模拟补偿。
但实际的组件需要在实验中确定、以尽量减少过冲/下冲。

因此、作为第一步、我会要求您使用快速入门计算器并填写所有数据、这样您就可以更好地了解哪些组件关闭。

案例2 (音频放大器)

音频放大器属于高动态负载。
这不是通常情况下、您会希望增强器快速遵循这些更改。
相反、您需要在升压器和放大器之间实施一个大缓冲器、放大器可从中汲取所需的峰值功率。
在我们的一些原型或参考设计中、我们甚至实施了高达3000µF (！)的配置 缓冲电容。
因此、升压器基本上需要提供平均功率外加少量开销。

此致
哈利

感谢您的反馈、Henry。  

情形1：

但在任何情况下、都可能导致输出电流立即变化。

是的、这是正确的假设。 我将查看快速入门计算器并相应地调整设计。

该计算器会为我提供电感器的3.3µH、如果我遵循该公式、我可以得到感应电阻器的电阻器值约为10m Ω。

Webench 推荐的内容与 Quickstart Calculator 似乎存在差异。  我假设快速入门计算器是这两者中更准确的一个。  展示的是5.6uH 和9m Ω 电阻器。  与上面相同、我将通过快速入门计算器来运行这些数字。

您配置了哪个 UVLO 电压？

我没有使用 UVLO。  在我们的最终设计中、我们将在该引脚(575kHz)上有一个外部同步时钟。  在我的原型中、我通过10K 电阻器将该引脚上拉至1.8V。

案例2  

我将再次使用快速入门计算器来查看需要哪种类型的输出电容。  我们目前的总电容是540uF。  最大电容为470uF、该电容原本旨在用作缓冲器、但可能不够大。

昨天我在上传图片时遇到问题、所以我将在下面再次尝试。  希望他们通过:

问题1：

下面是铁路崩溃示波器屏幕截图、

/resized-image/__size/320x240/__key/communityserver-discussions-components-files/196/8233.image-_2800_15_2900_.png

您好、Omair：

正确、快速入门计算器更准确。
我现在可以看到图像、但分辨率(320x240)非常小、因此当我放大时、我无法读取原理图。
您能用更好的分辨率重试吗？

谢谢。此致、
哈利

让我们重试图像

问题1：

下面是铁路崩溃示波器屏幕截图、

我还在幻灯片中加入了电路的一部分、

注意：已安装 R156、不存在 PS_SYNC_3、并且已根据 Webench 建议将 R158更改为9m Ω 1W。

最后要说明的是、我通过增加另一个470uF 电容进行了实验、但未观察到任何改进。

您好、Omair：
感谢您再次上传图像。 我现在可以阅读它们。
我会仔细研究你的问题、并在本周中与你联系。

此致、
哈利

您好、Omair：

我复查了两个应用的原理图、发现在这两种情况下、闭环的相位裕度都很低。

这可能导致环路不稳定。 我建议先根据快速入门计算器的建议调整补偿网络的元件。 相补角应约为60度。

此致、

莫里茨

您知道此器件支持的最大输出电流是多少？  我没有在数据表中看到 Iout 的任何提及

对于16V 音频放大器电路、我使用快速入门电子表格(随附)并组装了以下组件。  与之前类似、音频在全音量时出现削波 的症状似乎已得到解决、但我仍然看到电压轨上大约9.3V 的压降。  虽然看起来对用户体验没有影响、但这会对电子产品有什么长期影响吗？

e2e.ti.com/.../16V-Amp.xlsx

使用的元件：

指示器
https://www.mouser.com/ProductDetail/504-EXL1V0703-1R0-R

RS
https://www.mouser.com/ProductDetail/KOA-Speer/TLR2ATTD3L00F?qs=7zIQ0yXu9nMdcEf2Ujwx1A%3D%3D

Rcomp
https://www.mouser.com/ProductDetail/667-ERJ-UP3F5101V

Ccomp
https://www.mouser.com/ProductDetail/791-0603B223K500CT

瑞士法郎
https://www.mouser.com/ProductDetail/791-0603B152K500CT

您好、Omair、

最大电流取决于所使用的外部器件、如 MOSFET、二极管、电感器。

我在随附的电子表格中看到您使用的最大输出电流是5.1A？ 因此、在这种情况下、您可能会触发过流限制。

您可以在 CS 引脚上连接电压波形吗？ 并且还请添加 FB 引脚和 COMP 引脚的波形。

此致、

莫里茨

您好！

我将电流设置为5.1A 的原因是、当我使用台式电源而不是使用升压电源来注入16V 电压时、我没有遇到我们讨论过的问题。

请参阅要求的波形：

CS：

比较器

FB：

另请参阅 MOSFET 和二极管的规格

MOSFET：

e2e.ti.com/.../2251.MOSFET.pdf

二极管：

您好、Omair、

感谢您的示波器截图。 所选的斜率补偿电阻是计算器中使用的2.1k 斜率补偿电阻、还是根据原理图选择的1k 斜率补偿电阻？ 此外、与原理图相比、电子表格中的输出电容和反馈分压器具有不同的值。 不过、这些值会影响增益和相位。

控制器可能达到电流限值、但您能否发送一个放大后的 CS 引脚波形？ 此外、电流检测处的 RC 滤波器(R18、C34)对于开关频率而言似乎很大。 则可以尝试降低 C34。

此致、

莫里茨

您好！

请查看 CS 引脚的放大图。  我采取了几个不同的人。

我更新了反馈电阻器、这导致必须更改 Rcomp、Ccomp 和 CHF。  我将附加一个更新的电子表格、其中包含所有正在使用的无源器件。

我也将 C34从1000pF 更改为470pF。

上述变化导致音频削波症状再次出现。

e2e.ti.com/.../16V-Amp_5F00_v02.xlsx

您好、Omair、

从您的电子表格中可以看出、您的峰值电感器电流为28A、电流限制设置为18.6A、我认为您在满载时达到了过流限值、您在什么负载条件下会看到此问题？

Br、

哈龙

您好、Haroon、

负载为75%至100%时出现了这个问题。

预期负载为750mA、瞬变高达4A。

您好、Omair、

我看到输出电流为5.1A、那么它的750mA 如何？

Br、

哈龙

Haroon、

有关我为什么将其设置为5.1A 的背景信息。

此升压电源旨在为音频放大器供电。  此设计决定放大器在16V 满载时汲取650mA。  我们将其设计为750mA 以添加缓冲器。  我们在满载时看到的是音频回放削波、并且电压轨正在崩溃(您可以在上面的帖子中看到示波器截图。

我使放大器正常工作的唯一方法是、使用台式电源注入16V、将限流设置为最大5.1A。  瞬态肯定高于我在示波器上测量的值、这就是为什么我选择5.1A、因为这是有效的电流限制。

750mA 的原始设计在16V 下不起作用。

您好、Omair、

我明白了、您可以帮我一下忙吗、在一个图像中显示输出负载、SW 节点、CS 和 Vout 的波形吗？ 现在、您面临的问题是电压轨崩溃、对吗？

Br、

哈龙

您好、Haroon、

请参阅所附的示波器截图。  很遗憾、我没有4通道示波器、因此我一次捕获2次。  第一个是在 TP49测量的 CH1上的 SW 节点、在 TP52上测量的 CH2上的 CS 引脚。  

您在 SW 节点上看到的振铃即使在没有播放音频的情况下也存在、这意味着它具有最小的负载。  示波器截图是在满载条件下进行的

下面的第二个示波器截图是在 C41捕获的 D1的阴极测得的 CH1上的 Vout 和 CH1上的 Vload、这是在放大器附近测得的最近点。

您好、Omair、

我很困惑、我想您发送了多个原理图、但它们都不与您随附的电子表格匹配。 能否查看您的 Excel 工作表、它具有错误的电感和 Rsense 值、令人困惑。 您能否仅保留一个原理图文件的 pdf 格式和一个 Excel 表格而不是多个表格？

Br、

哈龙

您好、Haroon、

由于我要更改电路板上的元件、因此我不会更新原理图。  我最初附上的原理图说明了电路的设计方式。  从那时起、我一直通过交换电感器、电阻器和电容器等组件来进行增量式更改。  我们最初处理的是两个单独的问题。  问题1与驱动指示灯有关、该指示灯暂时已解决。  我们现在一直在处理问题2，它是音频放大器。

下面、我将发布一份修改后的电源电路原理图、其中组件已根据我发布的上次快速入门电子表格进行了更改。  希望这将为您提供更清晰的图片。  我还将发布放大器的电路原理图。

电源电路：

音频放大器电路(负载)

您好、Omair、

感谢您的澄清、因此原理图对我而言似乎可行。 我唯一的问题是、对于音频放大器应用、您需要相当多的输出电容、尤其是在全音量条件下、是否可以将该电容增加一点？ 正如您之前的消息中的一个波形所示、我看到您的输出电压崩溃了、那么我想可能是这样的原因吗？

此外、为什么 SW 节点上会出现振铃、这可能是布局问题吗？ 电容器是否靠近 IC 放置？

Br、

哈龙

Haroon、

是的、我已将电容增加到设计中显示的几乎三倍、但这没有任何差异。

我将了解为什么会出现振铃。  我希望确保在交换元件后没有进行介绍、所以我将使用原始设计在电路板上接电。

您好、Omair、

由于原理图看起来不错、我想查看布局、看看是否有任何问题？  

作为确保它不是 UVLO 锁定的最后一点、您还能将 Vin 信号与 Vout 共享吗？ 我想看看当输出电压崩溃时输入电压会发生什么情况。

Br、

哈龙