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[参考译文] LMR51420:LMR51420随着负载增加而压降

Guru**** 2468980 points
Other Parts Discussed in Thread: LMR51420, LMR33620, LMR51420EVM

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/1200142/lmr51420-lmr51420-voltage-drop-with-increasing-load

器件型号:LMR51420
主题中讨论的其他器件: LMR33620

我在此配置中使用的是 LMR51420YDDCR (1.1MHZ、PFM):

VOUT:5.0V、L=6.8uH、Cout=20uF、Iout= 0至~2A (使用不同的负载电阻器进行测试)

如果负载增加、我注意到在负载约为2A 的情况下、电压会上升到约4.6V

4层 PCB、在附加的图像中不可见内层。 共有两个电源平面、第一个连接到 GND、第二个连接到5V。
正如您看到的、在顶部和底部平面上、我都在组件附近放置了一个连接到 GND 的区域。

我已经尝试了以下操作、但没有成功:
1 -通过降低反馈电阻来修改反馈电阻、以提高抗噪性
2 -增加输出电容(添加了100uF 电解电容+ 100nF 陶瓷电容)
3 -增加输入电容(添加100uF 电解电容)

示波器的波形均出色(Vout、SW、反馈)
您会看到反馈变化、从略高于600mV 下降到大约590mV、但 LMR51420未进行补偿。
我认为、由于自举电容器的位置离反馈电阻器太近、这是反馈引脚上的噪声问题。
你能给我你的意见吗?
谢谢!
马可

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    您好、Marco:  

    当您注意到下降时、您在哪里测量输出电压?  

    反馈网络连接似乎正常-它来自输出电容器、电阻器靠近 IC、从而使 FB 节点很小。  

    您是测量整个输出电容器上的5V 电压还是某种"下游"电压? 我想确认压降是否在您的输出电容器和负载之间很远。

    您是否还能在加载器件时分享软件节点的一些示波器截图?

    此致、  
    丹尼斯拉夫

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    你好 Denislav

    是的、我在测量了整个输出电容器的5V 电压、

    我按照以下配置附上从示波器获取的图像:
    FB -> Rfbt = 162K Rfbb = 22.1K

    VIN -> 24V、Cout -> 20uF、Cin -> 10uF + 100nF、L -> 6.8uH

    示波器:黄色= SW (5V/div)、蓝色= 馈线(20mV/div +偏移~600mV)

    负载:几 mA、输出:5V

    负载:1、8A、输出:4、6V

    负载:几 mA、反馈600mV +过冲~100mV、输出:5V

    负载:1、8A、反馈588mV、输出:4、6V

    感觉部件不能补偿反馈、是否有噪音问题? 最好知道反馈捕获是在哪里完成的。

    布局 I 遵循数据表上的示例。 但我注意到在开发板上实现了不同的布局。 我看到启动电容靠近电感器、并且与启动引脚的连接在底部平面上实现。

    谢谢!

    马可

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    您好、Marco:  

    开关看起来正常。  

    我在您的示波器屏幕截图中看到了 SW 节点测量值的平均值。 这里还有一些问题。

    1.通过 DMM 测量、它看起来是什么样子的?

    2.其他板是否会发生这种情况?

    3.您是否有该板和 IC 的图片?

    谢谢!

    丹尼斯拉夫

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    您好  Denislav、

    是的、我在连接负载的输出连接器(~2.5欧姆)和 LMR51420稳压器的输出电容器上都使用 DMM 进行测量。 电压相同、请记住、中间层是两个电源平面、其中一个为5V。  我还使用了 DMM 来测量略高于1.8A 的输出电流。

    目前制造了11个电路板、它们都有相同的问题、只是彼此之间存在很小的电压差(约100mV)

    因为我相信这是一个布局问题和对 LMR51420的噪声过于敏感,我试图进行以下修改,获得改进:
    1 -我用 FB 电阻器增加了反馈连接轨道的宽度(在 PCB 电路中我使用了0.2mm ),这种修改明显地改善了问题!
    结果要好得多!
    现在、如果没有负载、我将得到5.04V、当负载为1.8A 并使用 DMM 测量输出容量时、我将得到4.90V。

    修改图像:

    示波器的采集结果如下:

    空载、输出电压5.04V

    负载为1.8A、输出电压为4.89V (您可以看到、反馈电压接近600mV)

    2 -我更改了电阻器值(如第一篇文章中所述)、使其变为 Rfbt = 15K、Rfbb = 2K (不幸的是、我没有获得5V 但5.1V、我没有正确的电阻器...)

    负载为1.8A、输出电压为4.96V (您可以看到、反馈电压更接近600mV、且噪声更少)

    最后、我又进行了一次测试:切断了5V 反馈路径、并将其从输出电容器移至5V 电源平面。 假设您得到进一步的10mV 小改进、这不能证明所做的改变是合理的。

    因此、现在我可以说问题已得到部分解决、同时也因为我必须将产品交付给客户。

    未来我不知道我是否会再次使用 LMR51420、我觉得它太敏感了。 我最近使用的 LMR33620结果非常出色、它没有给 LMR51420带来的重大困难。


    感谢您的支持
    马可

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    尊敬的 Marco:  

    让我看看我们是否能从评估板上找到一些调节数据并进行比较。  

    此致、  

    丹尼斯拉夫

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    您好

    您是否可以在 R68处添加100pF 电容器以查看该电容器对改善调节是否有帮助?

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    Daniel、您好!

    我在 R68上使用100pF 进行了测试、我必须说、我没有注意到任何改进。
    "空载"和"满载"之间的压降仅保持在100mV 以上。


    我改进了通过示波器进行的收购。 我有一个廉价的仪器、如果我使用非常不同的电压范围、信号会受到干扰。 现在、我找到了一种触发交流模式下具有20mV/DIV 电压范围的 VOUT 变化的方法。

    示波器:蓝色= VOUT (交流模式、20mV/div)、黄色= 馈线(20mV/div +偏移~600mV)

    空载、Vfeedback 约为600mV

    负载1.8A、Vfeedback 降至约590mV

    我的意见是、反馈似乎没有得到 LMR51420的补偿。

    此致、 感谢您提供支持

    马可

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    尊敬的 Marco:  

    在 Daniel 的评论之后、您提到了100mV 的差异。

    假设 PFM 在轻负载下运行、空载和满载条件之间的压降可为~ 100mV。  

    有关线路和负载调节、请参阅以下数据表曲线:

    轻负载时、此部件进入 PFM 模式以节省开关损耗并提升转换效率。 一个权衡是调节电压略有增加。

    如果您观察到100mV 的压降、可能就是您在这里看到的压降。  

    问题: 这些器件是从 TI.com 还是授权经销商购买的? 您能否分享箱子标签或发票、以便我们在系统中查看器件历史记录?

    此致、  

    丹尼斯拉夫

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    尊敬的 Denisslav:
    感谢您的回答、实际上 PMF 模式证明了满载时100mV 的压降(尽管从图中看似乎更接近50mV)。
    因此、如果我理解正确、使用 FPWM 版本、在变化的负载下会有更稳定的电压、并且在轻负载下效率更高、对吗?
    至于组件的来源、我最近从 Mouser 购买。
    我将尝试在新项目中使用 LMR51420、方法是引入所有研究的技巧、并从 LMR51420EVM 开发板的布局而不是从数据表中获得更多的灵感。
    非常感谢您为我们的客户
    您好
    马可

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    您好、Marco:  

    FPWM 模式在轻负载时不会有调节中的"凸点"。 权衡因素是在轻负载时效率较低、但好处是恒定频率和更好的调节。 效率曲线显示了这种权衡:

    我希望在 FPWM 模式下、无负载时的负载调节更加平坦。  

    约为下面的蓝色线:

    谢谢、  
    丹尼斯拉夫