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[参考译文] LM5118:LM5118 HO 引脚上的开关环

Guru**** 2391415 points
Other Parts Discussed in Thread: LM5118, LM5116

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/1185751/lm5118-switching-ring-on-ho-pin-of-lm5118

器件型号:LM5118
主题中讨论的其他器件: LM5116

您好!

DC-DC 电路是用 LM5118设计的、输入电压范围约为35V-55V、电流负载约为4.2A、我现在正在调试电路板、发现开关信号有一些响铃、如下面的波形所示、我认为输出电压/电流在我的预期范围内。 噪声不知何故比我的预期更糟、噪声 Vp-p 约为2.16V。

我的问题:

1:如何拆下或减小开关环?

2、如何改善噪声

3、我还发现电感很热,我测量电感表面温度在4A 电流负载下, 30分钟后,温度上升到82摄氏度,如何改善这一点?

原理图如下所示:

4A 电流负载时的输出电压噪声:

...

谢谢  

开尔文

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    您好、Lesheng、

    请添加输入电压/输出电压条件。 第一幅图片中的波形是什么?

    此致、

    冯志

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    输入电压范围为35-55V、输出电压为48V、开关环存在于所有输入电压范围下。

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    第一个波形是 LM5118的 HO 引脚处的开关信号

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    您好、Lesheng、

    第一个波形是 LM5118的 HO 引脚处的开关信号

    是 HO 引脚还是 HS 引脚?   波形的输入电压是多少?

    此致、

    冯志

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    是的、它是 HO、而不是 HS、HS 不是 MOSFET 的开关信号您是否熟悉 LM5118?如果不是、您会向专家提出我的问题吗?谢谢!

    我说过、输入电压范围为35V-55V、开关信号波形在此输入电压范围内相似。

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    当您获取波形时、我想知道输入电压。 它不是范围。

    请详细描述您的问题、否则无法确定原因。

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    开关信号振铃存在于35V-55V 的电压范围内、这意味着在35-55V 的任何输入电压电平下、开关信号振铃波形相似、您了解吗?

    噪声波形是在43V 输入电压/4A 电流负载时记录的。

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    您对此问题有任何更新吗?

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    您对此问题有任何更新吗?

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    您好、Lesheng、

    LM5118应处于降压/升压模式、Vin=43V 且 Vout=48V/4A。

    但低于波形时、它似乎仍在 DCM 下运行。 您是否使用47uH 电感器? 或者负载电流不是4A。

    在 下面的波形中、您将接地置于何处? 波形是交流耦合的?

    Unknown 说:
    1:如何移除或减少切换环?

    这里会出现振铃、因为您是在 DCM 模式下运行的。

    Unknown 说:
    2,如何改善噪音

    改善纹波是一个重要的主题。 电容器的 ESR 高、电容低、布局不良...可能会导致高输出纹波。 并确保以正确的方式测量输出纹波。

    Unknown 说:
    3,我还发现电感很热,我测量的电感表面温度低于4A 电流负载,30分钟后,温度上升到82摄氏度,如何改善这一点?

    通常、您应该确定主要是磁芯损耗还是绕组损耗。 如果  主要的磁芯损耗是磁芯损耗、则应增加电感以减少电感电流纹波。

    此致、

    冯志

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    我重新进行测试并记录不同电流负载条件下 HO 开关信号的波形、但在此页面上粘贴波形始终失败、

    您会告诉我您的邮件、以便我可以向您发送邮件吗?

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    我粘贴的开关信号波形是在0.5A 极轻电流负载下捕获的、而不是4A。

    噪声波形是在4A 电流负载下捕获的。

    以下是在45V 电压输入/4A 电流负载下捕获的 HO I 开关信号的波形:

    从波形可以看到脉冲宽度发生了变化、有些脉冲非常窄、您能解释一下脉宽为什么不同吗?

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    您好、Lesheng、

    这种窄而宽的脉冲通常表示斜率补偿未设置正常。

    您能否检查斜坡引脚上的这些组件?

    您还可以使用此 计算工具

    LM5118/LM25118快速入门组件计算器(修订版 A)

    可以在产品页面上找到。

    此致、

     斯特凡

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    是的、我已经被其他人告知这是斜率补偿问题、但我真的不知道如何调节 R/C 值的组合、您会建议我如何选择正确的 R 值和 C 值来进行调试吗?

    我已粘贴原理图、当前的 R/C 值组合为36.5K/4700pf、您是否建议使用 R/C 组合?

    输入电压范围为42V-55V、标称输入电压为48V、输出电压为48V、最大电流负载为4.2A、直流/直流频率为400kHz

    谢谢

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    您好、Lesheng、

    您能否使用上述计算工具并放入您的设计数据?

    如果 分享这些信息、那么在论坛中分享这些信息、我们就可以更好地讨论元件选型。

    此致、

     斯特凡

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    您好!

    e2e.ti.com/.../snvu065a.xlsm

    我已经尽可能输入了设计数据、如附件 Exel 文件所示、实际上我不知道如何为步骤9 -步骤15选择设计数据、我想它可能不会影响斜率补偿。

    您有评论吗、请就 R/C 选择提供建议?

    谢谢

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    您好、Lesheng、

    感谢您提供 Excel 工作表。

    一些评论:

    如 Excel 计算中所示、请使用 cramp 1200pF 和 Rramp 37k

    所用的电流检测电阻也很高、因此在达到最大负载时可能会触发过流。

    Tools 建议使用15.09m Ω、但您使用了20m Ω、这几乎高出25%。

    对于步骤9:您是否有输出电压纹波规格? 或者这里的 unknow 数据是什么?

    对于步骤10:只需输入原理图中 FB 引脚上的上电阻器值-工具会为您提供、然后下电阻器->正常  

    对于步骤12:输入补偿值时、波特图显示您设置了500 - 800Hz 的相当低的交叉频率。   
    使用另一个补偿、也可以达到4kHz 的交叉频率。

    此致、

     斯特凡

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    "对于步骤12:输入补偿值时、波特图显示您设置了500 - 800Hz 的相当低的交叉频率。   
    通过另一个补偿、也可以达到4kHz 的交叉频率。"

    我想你说的是计算工具的第13步,实际上我没有为这个步骤输入任何内容,因为我不知道怎么做,它是工具的默认值,而不是通过我的输入。

    低穿越频率有什么问题? 我是否需要增加频率?

    对于纹波噪声、我认为2%的输出电压电平是 可以接受的、而对于48V 输出电压、纹波 p-p 1V 是可以接受的。

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    您好、Lesheng、

    如果低交叉频率适合您、那么很好、只是想让您知道您有更多的裕度。

    这会影响系统对负载瞬态的响应速度。

    此致、

     斯特凡

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    您好、Lesheng、

    如果您想了解有关薪酬的更多信息:以下是一份很好的报告:
    开关模式电源转换器补偿变得简单

    此致、

     斯特凡

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    感谢您阅读本文档。

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    您好、Lesheng、

    我在过去26天没有看到任何更新、因此我假设问题得到了解答、问题已经解决。
    我现在关闭该主题。 如果仍然有一个打开的回复、该线程将再次打开。
    如果您有任何其他问题或主题被锁定、请打开一个新问题。

    单击"已解决"按钮也有助于我们维护此论坛。

    此致、
    斯特凡

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    抱歉、很晚回复、其实我一直在做电路的调优、但是还是不能满足我的要求、就是按照你的建议调整了补偿回路、开关信号在调之后看上去还不错。 但负载调节变得更糟、如果我不更改任何东西、负载调节可以满足要求、但 SW 信号看起来不好、我的期望都很好、SW 信号干净、负载调节良好。

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    您好、Lesheng、

    您是否可以针对这两种情况提供开关节点和输出电压的示波器屏幕截图(显示负载调节)、以及对在哪种情况下使用了哪些组件的准确描述?

    谢谢。此致、

    哈利

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    能否用邮件跟大家沟通、板载四个直流-直流电源、两个使用 LM5116、两个使用 LM5118、我发现所有四个直流-直流都有一个共同的问题、SW 信号不完美、脉冲宽度在变化、一些脉冲很窄、一些脉冲看起来不错、 一些脉冲很宽。 我花了很多时间来解决这个问题,但失败了,他们看起来像下面的图片:

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    您好、Lesheng、


    您刚才提到、两个基于 LM5116的转换器也显示了不同的脉冲宽度。
    我们是否还可以获取正在发生这种情况的星座的以下信息:
    VIN、VOUT 和 IOUT?

    查看您的原理图、我有一个问题:除 C16和 C28外、您是否在转换器的输入和输出端使用了任何陶瓷电容器?
    或者 C93、C14和 C154是唯一的输入和输出电容器?

    请澄清。

    此致、
    哈利

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    是的、我使用了两个 LM5116、一个用于28V/5A 直流 /直流输出、一个用于12V/3.75A 直流/直流输出、输入电压范围相同:42V-53V。

    在测试过程中、我发现在任何负载下都预期空载(0.1A 满负载)开始时、SW 脉冲宽度发生变化、在空载时、SW 信号励磁超过此值。

    输出电压正常、它可以在设计范围内的任何负载下保持28V 或12V 的电压(我是说负载调节是可接受的)

    对于所粘贴的原理图、在输入侧、电容器 C93是选择电容器、另一个 C28是陶瓷电容器、在输出侧、电容器 C214、C215是选择电容器、C216是陶瓷电容器、所有这些都安装在电路板上。

    下面是适用于12V 直流/直流 LM5116的电路

    谢谢

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    您好、Lesheng、

    您在设计中使用的陶瓷电容器太小了。
    它们应该在大约10uF 甚至更高的范围内。

    请查看我们的 EVM、其中使用了陶瓷电容器和电解电容器的组合:
    www.ti.com/.../snva334b.pdf
    www.ti.com/.../snva285a.pdf

    需要将陶瓷电容器用作快速缓冲器来逐周期存储能量。
    电解电容器不够快。
    陶瓷电容器需要放置在非常靠近电感器和 FET 的位置。 电解电容器可以比陶瓷电容器放置得更干净。

    对于开关模式转换器中使用的所有电容器、请确保使用具有低 ESR 和低 ESL 的高质量电容器。


    在计算转换器时、我们建议使用我们的 Power Stage Designer 工具:
    https://www.ti.com/tool/POWERSTAGE-DESIGNER?keyMatch=POWER%20STAGE%20DESIGNER%20TOOL 
    这是免费的、但您需要填写美国政府的出口批准(在线文档)。


    如果这不能帮助改善情况、还需要尝试以下几点:
    这种影响可能由工作台电源或电子负载引起。
    我们已经看到一些电源无法通过开关模式稳压器和电子负载组合/在链中正常工作。
    您能否尝试不同的电源和负载?

    比较此主题:  LM5176:负载情况下运行不正常

    此致、
    哈利

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    感谢您的信息。

    我是否有关于 LM5118电流限制的其他问题? 如何计算 RS 电阻值?  

    例如、直流/直流转换器的满载为4.2A、我希望直流/直流转换器在电流超过5.2A 时关断、该如何计算 RS 值? 是2.5V/10A* RS 吗?

    谢谢

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    我在斜坡引脚上捕获了信号波形、信号不是常规的锯齿波形、它有很多噪声、锯齿的振幅是变化的、我检查了布局并发现斜坡放置在非常靠近 CSW 的位置、您认为这样放置布局是否合适?

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    您好 Lesheng、

    在查看其他详细信息之前、请按照我在之前的文章中所述添加陶瓷电容器。
    您在设计中使用的陶瓷电容器太小了。

    AGND 需要单独的小面积、该面积应尽可能远离功率级。
    我们建议通过 AGND 引脚通过外露焊盘与 PGND 引脚之间的连接来实现 AGND 和 PGND 之间的单路连接。
    AGND 和 PGND 不得连接在电路板上的任何其他位置。

    斜坡电容应放在非常靠近器件的位置、并直接连接到斜坡和 AGND 引脚。


    关于电流检测电阻,Stefan 已经解释快速启动计算器( https://www.ti.com/lit/zip/snvu065 )建议15.09 mOhm
    由于该器件始终处于 Buck Boost 模式、并且在您提供的电压范围内、因此我必须输入65V、才能使其进入降压模式并获得传感电阻器的结果。
    因此、我得到了13m Ω。
    因此、请更改减小20m Ω、以避免在达到最大负载时触发过流。
    我推荐12m Ω、但请确保 FET、二极管和电感器可以处理峰值电流。

    另外、根据 Excel 计算结果、请使用 cramp 1200pF 和 Rramp 37k
    对于 cramp、4700pf 过高。

    第一步、请在输入和输出侧使用大型陶瓷电容器并使用低 ESR。 低 ESL 电解电容器。
    将 Rsense 降至12m Ω 或15m Ω、将 cramp 更改为1200pF。
    确保 cramp 连接到 AGND 并尽可能靠近 IC 放置。
    如上所述、请遵循有关布局的建议。

    此致、
    哈利

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    谢谢!

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    您好!

    我将斜坡更改为1000pF、SW 波形看起来比4700pf 更好、在0.5A 电流负载下、它仍然有一些环形振荡器、我将电流负载增加到0.6A、SW 波形看起来比0.5A 更好、我将电流负载增加到1A、SW 波形看起来很棒。 以下是我捕获的波形:

    0.5A 电流负载

    0.6A 电流负载

    1A 电流负载

    因为我们没有1200pf 电容器、否则我将尝试1200pf。

    您是否有类似 snvu065a 的用于 LM5116的 Excel 计算器工具?您会告诉我吗?

    谢谢

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    您好 Lesheng、

    很高兴听到更改斜坡有助于改善转换器的行为。

    您可以在我们网站的产品页面上的"设计和开发/设计工具和仿真"下找到快速入门计算器。
    LM5116的计算器直接链接如下: www.ti.com/.../snvu051

    我不熟悉降压转换器、我们针对不同产品拥有不同的团队。
    因此、如果您需要有关 LM5116的进一步帮助、请打开一个具有该器件型号的单独主题、以便该主题将打赌给相应的专家。
    谢谢你。

    此致、
    哈利

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    您好!

    您能帮助检查随附的快速入门是否是 LM5118的良好设计吗? 您是否愿意帮助检查降压-升压环路增益/相位是否具有足够的裕度?

    由于电感器和 MOSFET 在4.2A 以下非常热、因此我必须降低开关频率以提高效率。

    如果有任何输入不正确、您能帮助指出吗?

    谢谢

    e2e.ti.com/.../8713.snvu065a.xlsm

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    您好!

    您是否可以帮助检查随附的快速入门指南是否适用于 LM5118? 您能帮助检查降压-升压环路增益/相位是否有足够的裕度吗?

    由于电感器和 MOSFET 在4.2A 以下非常热、因此我必须降低开关频率以提高效率。

    电感器为100uH、cramp:2500pF、Clole:0.47nF、Czero:15nF、Rcomp:37.6K

    如果有任何输入不正确、您能帮助指出吗?

    谢谢

    e2e.ti.com/.../8713.snvu065a.xlsm

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    您好、Lesheng、

    感谢您的更新和填写好的 Excel 计算器。

    Excel 工作表看起来不错。 由于该器件在整个输入电压范围内以 Buck-Boost 模式运行、因此可忽略 Buck 行为。
    计算环路稳定性显示了大约2-3kHz 的带宽和60度的相位裕度、这应该足以生成稳定的系统。
    我还检查了感应电阻、因为计算器不会为该场提供任何建议。
    在255mV 的感测电压(由数据表给出)下、过流保护应该在12.75A 左右触发、这应该留出足够的裕量、以便在正常运行期间不会触发。

    如果您有任何其他问题、敬请告知。
    此致、
    尼克拉斯