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[参考译文] LM5122:功率输入上的次谐波电流振荡

Guru**** 2525490 points
Other Parts Discussed in Thread: LM5122

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/1380971/lm5122-subharmonic-current-oscillations-on-power-input

器件型号:LM5122

工具与软件:

您好!

我们已经将两个 LM5122同步升压控制器配置成一对主/从控制器、但是我们在电源输入线路上得到相当大的次谐波电流振荡。 输入电压范围为25V 至35V、输出电压设置为55V。 我们应该能够提供约700W 的连续功率、短暂峰值高达2000W。 振荡振幅为几安培峰峰值、其中主要分量是较低功率等级下的18kHz 正弦波、或者开始在较高功率等级下占主导地位的96kHz 正弦波。 遗憾的是、我们仅限于输入电容为80uF、输出电容为140uF。 我们能够通过调整斜率补偿 K 系数来减小振荡的振幅、并且现在我们的值为1.5、这是目前为止得到的最佳结果。 电流检测电阻器各为1.5mohms、欠压锁定当前设置为20V、Vcc 电容为10uF、BST 电容为470nF。 每个升压电感器为8.2uH、PWM 开关频率设置为300kHz。 反馈补偿网络参数如下:Ccomp = 33nF、Rcomp = 10k Ω、CHF = 560pF。

我已经将两张示波器图作为示波器图、展示了两种不同负载条件(100W 和500W)下的输入电流(交流耦合、1A/div)。

我们遇到的另一个重要问题是通道不平衡、主电路提供的功率要比从电路大得多。

此致、

Florindo

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    尊敬的 Florindo:

    感谢您使用 e2e 论坛。
    根据给定的参数、采用两相拓扑的 LM5122应该适合该应用。 电感和 FSW 也应该可以。
    我担心低输出电容。
    低输出电容和强大的补偿网络可能会导致 RHPZ 不稳定。 我建议仔细检查补偿网络在给定运行条件下是否稳定。 您可以使用 Power Stage Designer 工具来实现以下功能:
    https://www.ti.com/tool/POWERSTAGE-DESIGNER

    电流共享的不平衡也可能与输出电压的振荡有关。
    为了进行调试、是否可以在输出端连接一个大容量电容、并查看设计随后是否稳定运行? 如果不稳定性仍然存在、我们可能需要更深入地查看设计的其余部分。

    此致、
    Niklas

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    感谢您的快速回复 Niklas。 最坏情况下的输出电压纹波大约为2.5Vp-p 并在向输出端添加470uF 电容器时降低到2Vp-p、但输入线路上的电流振荡仍然相当大。 在输入之前添加一个 EMI 滤波器可减少电流振荡、但不稳定性仍然存在。 MOSFET 目前没有缓冲器、但可以安装缓冲器、这样是否可以减少可能导致不稳定的潜在振铃?

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    尊敬的 Florindo:

    感谢您的更新。
    如果在输出上使用470 μ F 电容器进行测量后仍然存在振荡、我认为这种不稳定性还有其他原因。
    是否可以测量开关节点信号?
    如果可以看到较大的过冲、则缓冲器或更高的栅极电阻器是一个不错的解决方案。
    您还可以测量 VCC 电压、以查看内部控制和栅极驱动器电压是否稳定。

    如果您愿意分享您的设计原理图、我也可以提供审阅并就可能的改进提供反馈。

    此致、
    Niklas

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    随附了低侧栅极驱动信号图(输出负载为100W 时);似乎占空比不时超过50%。 此外、还有两个开关节点图(无负载和100W)。 由于我们是在二极管仿真模式下配置的、因此、一旦电感器电流放电且节点电压降至输出电压电平以下、开关节点就会出现振铃。 最后、VCC 电压似乎有很大的噪声。

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    尊敬的 Florindo:

    感谢您提供波形附件。

    我同意存在一些开关节点振铃、但我也担心开关节点上的负过冲很大、接近-10V。
    缓冲器应该是一种很好的方法、但这可能不足以修复 VCC 上的噪声。

    如果系统中的噪声与布局相关、则很难在原理图层面上解决该问题。

    我没有原理图或布局文件、因此所有这些都是基于推测、但可以仔细检查设计以了解模拟接地和电源接地的分离情况吗? 功率级是否紧凑且布线有效? 设计是否在功率级使用了实心焊盘(无散热焊盘)?

    此致、
    Niklas

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    尊敬的 Niklas:

    目前、我们在各种层上存在单一接地、覆盖了 PCB 的绝大部分。 模拟接地和电源接地必须分离吗? 我意识到数据表也给出了这方面的建议。

    Florindo

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    尊敬的 Florindo:

    很难说它是否必不可少。 模拟接地和电源接地的分离有助于防止感应信号上出现噪声。
    例如、如果主电流过 GND 的迹线沿 COMP 和 FB 的接地连接流动、检测信号确实会开始抖动、这可能会导致调节不准确甚至振荡。

    由于您无法共享任何原理图或布局文件来确认建议的根本原因、因此我假设您无法在外部传递这些文件。 如果您仍希望查看文件、您也可以通过私人消息与我联系。
    如果也无法实现、我建议通读一些有关说明提示的文献、重新构建开发板并检查行为是否有所改善。

    以下是一些在您的设计中需要检查的附加材料:
    https://www.ti.com/lit/wp/slyy200a/slyy200a.pdf
    https://www.ti.com/lit/an/slva381b/slva381b.pdf


    此致、
    Niklas