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[参考译文] LM5164-Q1:低电流运行

Guru**** 1561515 points
Other Parts Discussed in Thread: LM5164, LM5013, LM5165
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/1356701/lm5164-q1-low-current-operation

器件型号:LM5164-Q1
主题中讨论的其他器件:LM5164LM5013LM5165

我需要将 LM5164与具有2种运行模式的负载配合使用:

700mA 正常、80mA 处于待机状态。

虽然700mA 负载没有设计问题、但 Excel 设计工具在输入小于100mA 的负载时显示错误。

更准确地说,解释清楚地说,当输入一个小于100mA 的值时,单元格将变为红色。

我在数据表中看不到关于最小电流负载的解释。

在读取其他线程时、我发现了参考的线程、其中有使用单独 Ron 的选项、但这似乎不能解决问题。

增加频率需要使用不同的电感器和纹波生成电阻。

简而言之、LM5164能否以低电流工作? 如果是、我如何针对2个电流电平来实现它。

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    尊敬的 Emanuel:

    正如您提到的、如果输入的负载电流大小小于0.1A、则电池单元会变为红色。

    该器件是1A 器件、电流限制设置为1.5A 典型值、因此 对于如此低的负载电流、ILIM 要高得多。  

    话虽如此、该器件能够在低负载电流下正常工作。

    但是、您需要确保使用的电感器在 器件内部达到最大峰值电流限制的额定值。

    希望这对您有所帮助。

    David。、

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    尊敬的 David:

    感谢您的回答。

    实际上、Excel 会显示< 100mA 时的电流范围误差、但计算器仍然可以工作、并且显示低电流的电感值非常高。

    我最近在另一个项目中使用了相同的 IC、也在大约250kHz 的700mA 标称负载下使用。 在传导发射测试中、我注意到此频率有明显的峰值、但在该电流的一半时也使用了相同的电路、即350mA、我注意到频率下降到了大约130kHz、也下降了一半。

    问题是、如果可能的话、80年代-90mA 将下降多少。

    如果内部电流限制是个问题、我可以切换到 LM5013。  

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    尊敬的 Emanuel:

    它不是错误、而是要谨慎一些。

    我假设您是指开关频率。  因此、您将在 EMI 中的该频率下得到噪声尖峰。  如果您设计具有足够高电感值的转换器、则开关频率不会下降。  根据所选的电感器、如果您运行在 DCM 模式下、开关节点将有一个低频分量、该分量将显示在 EMI 曲线中。

    至于 LM5013、是的、您可以使用此器件。  另一个要考虑的器件是 LM5165。

    希望这对您有所帮助。

    大卫。

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    尊敬的 David:

    也许我会给你完整的"图片"。

    我正在研发一个具有2串 LED 的车灯、每个灯串都有自己的直流/直流级、后跟一个线性驱动器。

    一个灯串在0.7A 下工作、其他灯串有2种模式、0.7/0.35A。 由于我担心两个振荡器都设置为相同的频率、因此我将第一个调整为260kHz、将第二个调整为240kHz。 电压略有不同、第一个是4个红色 LED、另一个是白色 LED。

    下面的 Excel 屏幕截图中的表1和表2显示了这些设置。

    第一个示例运行良好、在传导发射测试中、显示了位于正确位置的峰值。 顺便说一下、我在发射和辐射测试方面都取得了出色的结果。 第二个应在260kHz 显示峰值的图由于某种原因出现在120-130kHz 的频率上。 电感器是类似的、并且在计算器的建议范围内、唯一的差异是 Ron 值。   

    因此、当负载下降时、频率会下降、在0.7A 时、工作正常。

    我在计算器中进行了仿真、输入了待机0.35A 负载、同样的频率下需要更大的电感器、实际上是原来的两倍。 见表3。

    这同样适用于我现在需要在更低的电流下执行的操作、所以我想问自己、频率是否以与电流成正比的方式下降、80mA 处的情况是怎样的?

    在您的初始回复中、您提到 LM5164将在低电流负载下工作。  

    如果这是正确的、那么我实际上可以通过将最大电流设置为1A 来试用 Excel、甚至可以使用设置为3A 的 LM5013、这将提供非常小的电感值、并希望它能够在任何负载下工作。 但我认为这不会发生。   

    编辑过…… 由于某种原因、我无法插入屏幕截图。

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    尊敬的 Emanuel:

    使用 PSPICE、仿真可能更容易一些。 频率将下降、该转换器的工作方式是 RON 设置了接通时间。  当导通时间到期后、HS MOSFET 保持关断状态、直到反馈电压等于基准电压、然后 HS MOSFET 将在固定的时间内再次导通。  如果负载较轻、输出将缓慢下降、因此频率将折返。  确定折返频率不是简单的计算、如前所述、模拟您的条件以进行估算可能更容易。   

    如果您可以向我展示您看到的内容的示波器快照、可能会使操作更轻松、请拍摄 Switch 节点的快照。 我们可以在这里继续讨论。

    希望这对您有所帮助。

    大卫。

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    很遗憾、原型仍在 EMC 实验室中。
    我应该在下周集合。

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    您好、Emanual、

    最好是让示波器截图符合、以便在您能够确认后看到您所看到的内容。  同样、您始终可以选择进行仿真。

    谢谢。

    大卫。

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    今天我使用另一个板进行了快速测试、 在显示具有0.3A 负载的开关节点的屏幕截图中、使用 LM5013设置3A/10.5V @ 260kHz。

    频率降至143kHz,波纹太大了!!!  

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    尊敬的 Emanuel:

    这是开关节点振铃。  这完全是 DCM 运行中的正常运行。  正如我在前面所述、频率将会下降。

    希望这对您有所帮助。

    大卫。

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    David:

    那么、我需要做的是、将满载频率设置得足够高、以使其在最小负载时下降但不低于50kHz?
    通常、我会尽量将直流/直流振荡器保持在300kHz 以下、以便在低频时将传导发射峰值保持在限制斜率范围内。

    到目前为止、我获得了非常好的结果、我希望80mA 的 LM5164将保持这样的效果、如果不是、我将使用 LM5013进行测试。 我将在下周尝试。
    我所担心的是低负载时的输出纹波以及会对辐射发射产生什么影响。 到目前为止、在 LM5164的满负载和中等负载条件下、结果非常好而不真实、它绝对安静。

    我将更新,同时,非常感谢你的帮助(再次)。

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    尊敬的 Emanuel:

    是的、实质上、调整降压电感允许每个导通时间内倒入输出电容中的能量较少、因此、需要 更快地为负载补充损失的能量、实际上增加了轻负载频率。  因此、提高工作频率是一种实现方式、这样做时、请选择值较低的电感器、并且您应该会在给定的轻负载下看到较高的频率。

    谢谢、请告诉我下周的测试如何进行。

    大卫。

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    尊敬的 David:

    我使用 LM5013 套件测试了电路、其中 电压设置为3A/10.5V @ 255kHz (输入电压28V、Ron 102K L 22uH)。

    已附加700mA 和90mA 负载处开关节点的屏幕截图。

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    尊敬的 Emanuel:

    请为插入满负载电流要求的 LM5013填写设计计算器电子表格。  您可以在产品文件夹中找到设计计算器。 谢谢。

    大卫。

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    我正在使用该计算器、我提到的值是在那里为该电路获取的。

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    尊敬的 Emanuel:

    谢谢、请根据上述结果分享 LM5013的原理图和设计计算器文件。

    大卫。

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    尊敬的 David:

    附加的、我假设这些波形有一些奇怪的东西?

      e2e.ti.com/.../LM5013-Design-Calculator-revB.xlsm

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    尊敬的 Emanuel:

    CCM 中的双脉冲意味着没有足够的纹波、继续操作并将 C13从2.2nF 降低到820pF。  我认为开关波形应该具有周期性。

    希望这对您有所帮助。

    大卫。

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    我可以通过降低 R8来增加纹波、至少计算器会这样做。
    有趣的是、看到该电路在满负载时的行为、当所有模块工作时、大约2.8A 是我所需要的。

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    Ok Emanuel、

    请让我知道情况如何、谢谢。

    大卫。

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    David:

    我今天试着做测试。

    同时、我尝试在 Excel 中将 C13更改为820pF、它也将 R8更改为非常高的值。

    但是、如果我仅将所需纹波从25mV 增加到35mV、则只会改变 R8。

    我会先尝试一下、但如果没有变化、我应该按照计算器建议同时更改 C13和 R8、还是只更改 C13?  

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    好的、我在负载约为2.4A 的情况下检查了电路是否没有变化。

    之后、当纹波从25mV 升高到35mV 时、我将 R8替换为332K、正好是计算器给出的值。

    波形绝对没有变化。

    唯一改变的是在2.4A 负载下、频率提高到200kHz、我假设在3A 时将接近255kHz 设定值。

    因此接下来将是 C13、我没有820pF、但我可以输入1nF、th 问题是我是否需要相应地更改 R8。  

    该计算器希望25mV 时为1.02M、或35mV 时为732K、1nF

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    尊敬的 Emanuel:

    我会降到比不高的建议值更低的值。  问题似乎与 FB 纹波电压有关。  但如果纹波足够大、可能是布局造成的?

    谢谢。

    大卫。

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    尊敬的 David:

    电阻器或电容器的值较低?

    Excel 会警告将纹波设置为高于50mV

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    是伊曼纽尔,

    请尝试使用比建议值更低的 CA、以使用最接近的首选值并返回报告、您看到的双脉冲表示 FB 纹波较低。  如果这样不起作用、我们需要检查您的布局。

    谢谢。

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    David:

    结果如下:
    我使用了1nF 电容器、手头没有820pF。

    我使用 R8 754k、562K、470k 和332K 进行了测试

    332K 根本不工作、纹波应达到80mV、远高于允许的50mV。

    754k 没有变化、双脉冲仍然存在。 根据计算器、732K 的1nF 应提供35mV 电压。

    470k 和562K 看起来更好、但如果您仔细观察、您可以看到脉冲的低电平周期仍然成对存在、一个比下一个短。

    470k 可提供55mV、562K 约为45mV。  

    我只是找到了其他令我担忧的东西,低于20V 它停止工作. UVLO 正确设置为16V。

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    尊敬的 David:

    除了上一条消息中的测试结果外、我想知道 CB 耦合电容器是否不是太小。

    计算器需要大于47pF 的电容、我想我们使用的是56pF 电容、但可能还需要更大呢?

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    尊敬的 Emanuel:

    这样、开关节点现在是稳定的。  我没有调整您使用的是如此高的 RR 值、您在原理图中展示的是470k。

    很高兴这现在在 VIN>20V 时能够正常工作

    您是否确定您的输入电源电流能够提供足够的电流来支持负载?  检查使能引脚电压、谢谢。

    谢谢

    大卫。

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    尊敬的 David:

    使用2.2nF CA 时的470K 是因为这是计算器推荐的。

    当我用同样的470K RA 替换1nF 电容器时、计算器显示我的纹波高于50mV、因此我也测试了使用更高的电阻器- 562K。

    但如果您仔细观察、您会发现、与1nF/562K 相比、1nF/470K 的波形看起来更加均匀、此类情况下的脉冲关闭时间或者比下一个短1。

    问题是、LM5013的纹波电压是否为55mV。

    关于输入电源... 不妨设想一下、我将电流限制为2A。 但即使具有轻负载、也是如此。 启动时是否需要如此高的电流? 我可能有一些车载电脑的问题。

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    尊敬的 Emanuel:

    55mV 是可以接受的、只要确保您对相对于 VIN 的输出电压调节满意、如果满意、则您可以使用所选的值。  至于输入电源电流、不、2A 充足、这应该没问题。  当您 接近20V 输入及以下时、请使用示波器检查启用引脚电压。

    谢谢。

    大卫。

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    David:

    我将总结该主题:

    最初我询问了我对 LM5164在低负载时的行为以及频率降低+开关节点振铃的担忧。
    由于我只有一个采用 LM5013的电路、因此我开始对其进行测试、结果发现双脉冲问题可以按照您的建议通过减小 CA 值来解决。

    今天、我还成功组装了 LM5164电路、测试结果如下、工作完美。

    我有2个电源、每个电源为不同的 LED 灯串供电、这两个电源都设置为700mA、但其中一个为10.5V 电压、另一个为12V 电压。

    对于10.5V 电源、负载确实是700mA、但在12V 电源上仅是350mA。

    输入电压范围为16-28V、此处显示了两端的结果。

    我想让它们保持10kHz 的间隔、以减少传导发射测试中的峰值、但这仅发生在输入电压的高端。

    两者都在增加低侧的频率。

    顺便说一下、两个来源都使用计算器建议的纹波分量值、包括 CA 2.2nF。

    没问题、主板很好地通过了 CE102测试。

    现在我只检查一下它在80mA 负载下是如何工作的、我认为即使有振铃也可以、问题是振铃是否不会对传导和发射的辐射造成问题。

    不管怎么说,我非常感谢你的帮助和耐心,这是一个微不足道的. 我给您发送了朋友请求。



    如果有任何内容需要更新、我会发布。

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    尊敬的 Emanuel:

    波形看起来非常好。  看上去稳定、存在一点振铃、只要通过 EMI 测试、我就不认为 TI 是问题。   

    大卫。

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    尊敬的 David:

    事实是、EMC 测试仅针对上述2种模式进行、即在700mA 和350mA 两种情况下、都在28V 最高输入电压范围、其中 th 电路看起来确实很稳定。

    我注意到、在16V 时占空比变得非常高、标称700mA 负载为87%、350mA 为95%、因此占空比会同时增加负载和输入电压。

    那么、16V 时的80mA 负载预期会是什么呢? 我希望不要100%。

    在24V 电压下看起来是这样的、振铃在1.2 -1.3MHz 范围内。 似乎我必须重复进行传导和辐射测试并包含此模式。

    你怎么看?   

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    尊敬的 Emanuel:

    CCM 中的占空比为 DCM/VIN、VOUT 中的占空比公式不同。  它在 DCM 中不会达到100%的占空比、您可以看到 HF 振铃是电感器中的电流为0A 的情况。

    您必须在预期的负载条件下进行测试、但满负载时的情况通常更差、在 DCM 下、电流循环较少、因此 EMI 曲线可能会低于限值水平

    希望这对您有所帮助。

    大卫。

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    谢谢 David