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[参考译文] LM5175:极高的自功耗(~6W)

Guru**** 2587365 points
Other Parts Discussed in Thread: LM5175

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/1215284/lm5175-extremely-high-self-power-consumption-6w

器件型号:LM5175

我们有一个基于 LM5175的充电器设计。 我们收到了 PCBA 样本、在第一次启动后、我们注意到空载连接模式下的功耗出现了异常行为。  

我们在未连接任何负载的情况下为该电路板提供了合适的输入电源(~14.5V)。 PG LED 亮起、电路似乎工作正常。 输出电压设置为编程值(43.2V)、因此 FET 信号在200kHz 下具有纯净且纯净的 PWM。 不过、问题在于在400mA (几乎为6W @ 14.5V)下测量的电路功耗。 LM5175 IC 在运行的第一秒内变热、热量上升、只是一个指尖。

我们注意到一个有趣的事实。 如果我们触摸标记区域中的元件(随附的照片)、高功耗问题就会消失。 我们在查找 PCB 上的热源时意外地注意到了这一点。 用手指触摸此区域后、我们会听到"嘀嗒"声、输出变为低电平(>20V)、PG LED 熄灭、在我们移除手指后、输出恢复到43.2V、总体电路功耗低于10mA。

我们还决定使用电子负载进行测试、以查看操作(在用手指进行任何操作之前)、电路工作效率非常低。 效率约为60%、从而导致电感器区域产生高热量。 我要强调的是、当电路的自功耗较高时、我们对负载进行了测试。

如果您无法查看随附的照片、我们将触及下面的组件:R19、R18、C27、R13、C28、 和 C25。

请注意、设计中有三个用户开关。 我们使用以下模式进行了测试:  

  • 1-2和2-3位置中的 SW1
  • SW2处于2-3位置  
  • SW3处于1-2位置

我们在测试中使用了12节电池型号。 我们还有一个8S 版本、但 尚未经过测试。 随附相关的12S 原理图。

期待有关我们如何解决此问题的任何建议。 谢谢你。

e2e.ti.com/.../1212.SCH.pdf

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    您好、Max:

    感谢您使用 E2E 论坛。

    您能否填写可在产品页面上找到的快速入门计算工具:

    LM5175数据表、产品信息和支持| TI.com

    https://www.ti.com/tool/LM5175QUICKSTART-CALC

    设计细节并将其附加到此处。

    您是否对输出电压进行了一些示波器测量?

    输出电压是否稳定? 输出电压纹波是多少?

    此致、

     斯特凡

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    Stefan、您好、  

    我记得在设计期间使用该计算器。 我填写了值、请查看随附的内容。  我没有电容器的 ESR 值、因此该信息现在丢失。

    今天我做了更多测试、为您展示来自示波器的信号、以及电路板的表现不同。 我来解释一下。

    首先、我无法再从我计算的电压范围来运行它。 它仅在大约19V (空载模式)时才开始达到设定的输出值、负载时此电压甚至更高。 然后、我可以降低输入电压、使其在所需的14V-16V 范围内保持运行。 在我的第一次测试中、电路板按预期开始工作。 它还与 EN/UVLO 引脚无关。

    其次、Q2 FET 看起来会损坏、因为它非常热。 该电路板的功耗现在在输入电压为15V (未连接负载)时为1A、所有功耗似乎都在 Q2-Q4消耗。 Q2是最热的一个。

    另外、输出陶瓷电容器的阵列似乎也会变热。

    我探测了所有 FET 的栅极、这里是我具有的器件:

    • Q1-Q3完全开路
    • Q5-Q8已关闭
    • Q6-Q7在200kHz 切换、正常 PWM
    • Q2-Q4以200kHz 开关、具有异常 PWM (Pk-Pk 电压接近输出电压)

    LM5175仍然很热、但我想这是由在此模式下驱动 Q2-Q4引起的。

    还探测了输出纹波电压。

    这可能是由错误的输出电容器导致的吗? 设计和布局没有任何错误、我们在将设计投入生产之前在论坛上进行了检查。
    https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1193140/lm5175-review-step-up-converter-design-300w

    此外、我还包含了我的测试视频。 请参阅、当我开始增大电压时、发出嘀嗒声的噪声来自进入电流保护模式的电源。 它具有5A 的最大电流、如果没有任何负载或具有小负载、则存在此问题。 每次测试后、我使用电子负载对输出进行放电。 仅供参考。  

    很高兴做更多的测试,如果需要,但我没有尝试其他板,因为我害怕损坏他们也,我没有太多剩下.  

    e2e.ti.com/.../LM5175-Filled.xlsm





    e2e.ti.com/.../video_5F00_2023_2D00_04_2D00_12_5F00_21_2D00_24_2D00_00.mp4

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    您好、Max:

    当您也在计算器中输入所选 MOSFET 的 MOSFET 数据时、此 MOSFET 看起来不适用于该设计。
    它的损耗为~ 5W @ 4A -当 theta JA 为100 C/W 时、会得出500 C (而这种损耗在负载电流较高时会更糟)。

    此外、由于 MSOFFET 的开关速度相当低、因此看起来您可能会获得关断。

    您可以尝试探测 Q2和 Q6上的栅极信号以检查它。

    此致、

     斯特凡

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    Stefan、您好、

    感谢您的建议。  

    为了避免在扫描床填充期间出现任何问题、我与可用 LM5175参考的两个 FET 进行了直接比较。 仿真。 是的、我们的 RU6070L-A FET 具有更高的规格(也称为 较差的规格)、但它对我来说不会太坏。 您能否帮助我验证这是否仍超出推荐的最大应用规格-让我知道在查找替代型号时应考虑哪些参数。  

    我的电路板样品现在已完全损坏、我正在等待其他样品送达、但希望在准备好测试其他"全新"电路板时检查下一步应该是什么。 使用原始 FET 运行设计仍然很危险、还是应该在进行任何新测试之前先更换 FET?

    提前感谢。  

     e2e.ti.com/.../FET-Comparison-Table.pdf


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    您好、Max:

    我想您将无法使该板与原始 FET 一起工作。

    要检查 MOSFET、请使用快速入门计算器并在 MOSFET 部分中输入 MOSFET 参数。

    在所有运行条件下检查性能和损耗。

    如果您看到 MOSFET 的损耗为例如1W、则可以根据 MOSFET 的 θ JA 来检查该损耗会达到哪个温度。

    例如、1W  、  50deg/W  这意味着 MOSFET 的温度比环境温度高50度。

    通过对两个备选方案进行简短的检查:两个方案看起来都好得多-第一个方案(BSZ042N06NS)损失更少。

    此致、

     斯特凡

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    Stefan、您好、

    理解、谢谢。 我将立即修复它。  

    但是、这并不是为了解释未连接负载时的高功耗。 您对此有何看法?

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    您好、Max:

    我也不确定这一点、可能是由于 MOSFET 速度慢、您在一定程度上得到了关闭、但这需要进一步调查。

    此致、

     斯特凡