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[参考译文] LM5146:启动时发生过流-开关节点波形不良

Guru**** 2551110 points
Other Parts Discussed in Thread: LM5146, LM5146-Q1-EVM12V

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/1219854/lm5146-overcurrent-on-start-up---bad-switch-node-waveform

器件型号:LM5146

您好!

我有一个 基于 LM5146的设计。  此设计在 TI Webench 中完成、并使用  LM5146-Q1-EVM12V 完成初始评估。

设计输入 与 LM5146-Q1-EVM12V 非常相似、但输出电压略高、在12.5V、输出电流在10A 时高25%。

布局严格遵循 器件数据表第11.2节中 TI 推荐的布局。

Webench 因电流更高而发生变化的主要差异为:

  • 并联两个额外的 FET
  • 不同的电感器值和尺寸
  • 所有补偿网络值在补偿电路中

当我开始启动电源时、在未连接负载的情况下、电源会听到 "振铃"、输入电源过流并降低输入电压。 将示波器连接到开关节点后、显示低侧 FET 似乎在高侧 FET 导通的情况下导通。 并附上了波形和 Webench 设计。  

品红色是开关节点、蓝色是输出电压(目标为12.5V)、黄色是输入电压(最初为30V、电流为3A)  

提前感谢您的支持...

e2e.ti.com/.../WBDesign141-_2800_1_2900_.pdf

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    尊敬的 David:

    您能否分享您实际更新的原理图?

    您还可以将 Excel 计算器附加到  

    https://www.ti.com/tool/LM5146DESIGN-CALC 


     看起来两个 FET 都关断、SW 节点在 VOUT 周围振铃。

    这是二极管仿真的正常情况。

    您可以通过检查 HO 和 LO 来检查 FET 是否都导通(跨导)。

    启动至满载还是空载? 这会在空载时发生吗?

    对于12.5V 10A (125W)输出、您需要在30V 时具有4.6A (假设效率为90%)

    希望这对您有所帮助。

    -奥兰多

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    您好、奥兰多!

    感谢您审查我的设计。

    其中没有负载、作为另一个基准点。该电流受限电源也可以在没有连接负载的情况下为评估板轻松供电。

    我的原理图已附加、我将下载并填写 Excel 表格、完成后发布、我以前没有使用过该工具、我当时使用的是我附加的 webench 设计。

    根据可闻噪声和输入电源的电流骤降、我对半桥 FET 都是导通的相当有信心。

    此外、我已经尝试 在预期的输入端和 EMC 滤波器之后的 TP2端为 LM5146供电、并得到相同的结果。

    谢谢。

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    尊敬的 David:

    好的,明白了。 您能否在 FET 上探测 HO 和 LO 以便我们进行确认?

    还要确认您的 LO 电阻器为0Ω。

    从 FET 到 IC 的 HO 和 LO 布线应约为20密耳厚、以最大程度地减少寄生电感和电阻。

    是否能够使用单线对 FET 进行测试? 使用 最靠近 IC 的对。

    请告诉我、

    -奥兰多

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    我探测了 HO 和 LO 驱动器、随附的是波形、品红色仍然是开关波形、 然而在连接探针后、它 看起来似乎更像应该那样、工作台电源上的电流负载在空载情况下仍然很高、但未跳闸、我们确实将工作台电源上的电流限值增加到了5A。

    按顺序排列、深蓝色表示相对于开关节点的 HO、浅蓝色表示相对于 GND 的 LO。 黄色表示输入电压。

    电源仍然会产生可闻噪声。 我们发现、通过更改工作台电源的引线来更大限度地减小电阻和电感、我们可以更改可闻音的幅度和频率。 输入滤波器来滤波器。

    HO、SW 和 LO 的特写镜头表明存在死区时间。 我将使用您在第一篇文章中链接的 Excel 工作表来查看补偿网络、然后计划在明天移除四个 FET 中的两个。  确认电阻为零欧姆。  从 FET 到 IC 的 HO 和 LO 迹线看起来相当短、比较粗。

    除了可闻噪声之外、它看起来更接近我所期望的值、工作台电源显示在无负载时约为30V 或12W、电流为0.4A @。 我们并未尝试让它一次运行超过几秒钟、只是为了捕获波形并尝试查看热性能。

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    回顾一下 附加到 我第一篇文章的 Webench 设计、M2指定了一个 BSC240N12NS3 G、这已经过时了、我使用了与顶部相同的 FET、它的栅极电荷稍高、什么 FET、 你会建议库存中有什么 FET?

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    嗨、David:

    您的电感器器件型号是什么?

    仔细检查电感是否与快速启动建议相符。

    输入滤波器需要进行阻尼、 如果您使用 EMI 滤波器、则需要一个具有 ESR 的大容量电容器。

    https://www.ti.com/lit/an/snva538/snva538.pdf

    但是、如果您绕过电感器、这应该无关紧要。

    VIN 对 SW 节点的反应似乎太大、它明显在 SW 导通时下降、在 SW 关断时上升。  

    对于20V/div、看起来像是5V 的压降。

    您是否能够探测电感器电流? 您需要在电感器的 VOUT 侧添加一根导线并使用电流探头。

    在 FET 方面、Optimos6 FET 的性能相当出色:

    https://www.infineon.com/cms/en/product/power/mosfet/n-channel/optimos-and-strongirfet-latest-family-selection-guide/

    https://www.infineon.com/cms/en/product/power/mosfet/n-channel/isc060n10nm6/ 、用于较低 QG (高侧)

    https://www.infineon.com/cms/en/product/power/mosfet/n-channel/isc027n10nm6/ 、用于较低 RDSON (低侧)

    请告诉我电感器器件型号、

    -奥兰多

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    您好、奥兰多!

    主电感器是 SER2918H-223KL、 不确定您是否看到了、但我已将整个 Webench 设计附加到第一篇文章、其中包括所有设计输入和 BOM。  如果您 能共享您的 电子邮件、我也可以直接与您共享设计。

    我想快速入门是指您已链接的 Excel 设计工具、它与

    您观察到的输入电容与昨天晚上同事在比较我的设计电容、Webench 放置了什么和最小电容的数据表建议时观察到的情况相匹配。   

    尽管我仍不确定输入电压纹波是转换器运行不正常的现象还是转换器不能正常运行的潜在原因。

    对于您推荐的 FET、我曾经见过这些器件、但由于它们只有100V 器件、因此已将其排除。 我的设计可以高达90V 的工作电压。  无论如何、我在针对最大工作电压的第一次迭代中确实有一些灵活性、因此我会降低输入规格并 使用这些器件进行测试。  

    谢谢。

    戴夫

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    (我是 Dave 的同事)栅极布线几何形状如下所示:

    HO - 14mil 宽、 820mil 至串联电阻、然后将230mil 连接到第一个 FET、将480mil 连接到第二个 FET
    低压- 14mil 宽、350mil 至串联电阻器、然后160mil 至第一个 FET、380mil 至第二个 FET

    层叠为6层、从上方布线到接地层的距离为10mil

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    附件为 Orlando、Excel 工作表。 该表计算出的补偿值与 Webench 提供的值有很大不同、我们现在正在更改这些值...

    e2e.ti.com/.../Interface-board-PS.xlsm

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    操作成功! 将补偿网络元件设置为 Excel 工作表设计工具生成的值 VS Webench 生成的值可解决该问题、无明显噪声、并且工作台电源 在开关上无负载时降至零安培。   

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    David:

    太棒了、很高兴听到它在工作。

    补偿很大程度上取决于输出电容、webench 的输出电容要小得多、因此补偿与 Quickstart 有所不同。

    如果您需要进一步的支持、请告诉我们。

    -奥兰多

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    当然,这也是我的错。