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[参考译文] TPS552882:当在启动期间达到稳态输出电压时、输出电容器部分放电

Guru**** 2391415 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS552882

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/1369562/tps552882-output-capacitors-partially-discharged-when-the-steady-state-output-voltage-is-reached-during-start-up

器件型号:TPS552882

工具与软件:

大家好!  

我将在 以下规格下测试 TPS552882:VIN = 15-26V;Vout = 20V;L = 8.2uH;Fsw = 300kHz;Cin = 7.5uF; Cout = 7uF (两个电容均降额)。  

在讨论我的问题之前、我有一个简短的问题:数据表中建议的最大电感值为10uH、但对其有任何限制吗? 我想使用大约22uH 的电流来优化设计效率、但根据数据表、不建议这样做...

关于我的问题、我在空载运行的启动期间(黄色=输出电压;绿色=输入电流)测量了以下参数:  

如您所见、一旦达到稳态输出电压(~20V)、输出电容器会很快地部分放电(低至15V)、并且电流会从输出端流向输入端。 之后、输出电压恢复得很快、并且在再次达到20V 之前会出现浪涌电流峰值(这在"正常"启动期间不可见)。 之后、在整个输入电压范围内和0-15-30W 下对直流/直流转换器的性能进行测试(甚至执行50%电流负载阶跃)、并且不会出现任何异常情况。 因此、在启动期间、这实际上似乎只是一个孤立的问题。  

您知道会发生什么情况吗? 提前感谢您的参与!

此致、

Juan

  • 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。

    尊敬的 Juan:

    感谢您的咨询。

    1.我可以知道这里的产品类型和应用是什么吗?

    2.最大输出电流是多少? 由于电流输出电容器非常小、因此在负载瞬态期间会产生较大的过冲/下冲输出电压。

    3.不建议选择大于10uH 的电感器、因为 内部电流环路内部得到补偿、并且具有斜率补偿。

    4. 这是器件从 PFM 模式启动、我认为客户设置为 FPWM、因此当 Vo 接近目标值时、器件会将运行模式从 PFM 模式更改为 FPWM 模式、这与负载瞬态类似、因此会在输出电压上显示一些下冲。

    BRS、

    布莱斯

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    你好、Bryce、  

    非常感谢您提供快速回答。  

    我可以为您提供产品/应用/输出电流的更多详细信息、但我目前使用实验室的电源测试直流/直流转换器、并且没有负载连接到输出。 但是、我们将测试此直流/直流转换器以为电机供电(20V、30W 峰值功率= 1.5A 峰值电流)。

    我知道输出电容器很小、但我已经全部进行了计算、对于我们的应用、它应该可以很好地工作。 我还选择了 FPWM 模式、但我不明白为什么  PFM 在未连接输出负载时的 FPWM-FPWM 模式之间存在负载瞬变。 这种行为是否真的是预期行为? 因为我已经在输出从0到1.5A 的范围内测试了负载阶跃(反之亦然)、所以输出电压没有受到任何意外过冲/下冲的影响(针对这些负载瞬态只计算了70mV 下冲)。  

    我希望这有助于澄清一点我的问题、但如果您需要更多详细信息、请告诉我。  

    此致、

    Juan

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    尊敬的 Juan:

    当4ms 软启动时间结束时、器件会将 PFM 更改为 FPWM、内部电压环路会针对不同的工作模式进行调整、因此、您会看到 COMP 引脚上的电压变化、其行为类似于负载瞬态。 然后、将观察到输出下冲电压。

    添加输出电容器和优化 COMP 参数将有所帮助。 将工作模式更改为 PFM 将消除软启动后的压降。

    我可以知道负载阶跃的压摆率是多少吗? 因为70mV 的下冲/过冲电压纹波非常小。

    BRS、

    布莱斯

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    你好、Bryce、  

    我昨天检查了计算结果、补偿网络确实可以得到改进、因为我选择了 15kHz 左右的交叉频率(如数据表中建议的、为 RHPZ 频率的1/5)、但这是根据以前的直流/直流转换器规格计算的、并且我忘记在新设计中更新了它。 我将在明天把它增加到~30kHz  (在 新设计中也是 RHPZ 频率的1/5)、如果它不能更好地工作、我还将增加一些额外的电容(我的 PCBA 中还有1个电容器插槽)。 我根据之前的规格捕获了在不同 di/dt 下的1.5A 负载阶跃、并将在每次变化后对其进行比较。 我会让你知道结果后,但非常感谢你的答案:)

    此致、

    Juan

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    尊敬的 Juan:

    感谢您的反馈、期待您的更新。

    BRS、

    布莱斯

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    你好、Bryce、  

    刚刚总结了所有内容:更改补偿网络以将交叉频率增加到30kHz (而不是16kHz)没有任何影响。 但是、添加额外的电容器当然有助于减少负载阶跃和启动期间的这种电压骤降。 在0-3.8A 范围内施加负载阶跃、di/dt 为112.5A/ms (大约20us 内从0.5A 到2.75A)。 我 设置了 一个1.5A 负载阶跃、其压摆率为3A/ms (根据我使用的电子负载、 最后的斜率要快得多 我将仅向大家展示最坏情况、即最低输入电压(15Vin)条件:  

    理论上2A/ms -->7.5A/ms:它高于我选择的目标、但下冲低于0.5V。  

    理论上3A/ms -->112.5A/ms 测量值: 远远高于目标值、 在这种情况下、下冲相当大(~5V)。  

    理论上为3A/ms -->112.5A/ms 测量值+ 3.5uF 额外输出电容(总共为10.5uF):负载阶跃相同、下冲降低了一位 (~4V)。  

    这些负载阶跃比系统的瞬态响应快得多、因此我们不用再担心了。  但是、我计算出一个非常低的下冲(1.5A 负载阶跃;10.5uF 电容器;70mV 下冲=> 316ns 是可以执行负载阶跃的最快速度)。 此外、我根据 TI 的公式计算了这个值 、并且在我已经完成的所有直流/直流转换器设计中、这个值对我很有用:  

    这些都是我的结果。 正如我说过的、没有什么关键的因素、但我很想知道此控制器为什么与其他控制器不同。 对我来说、似乎有某种因素妨碍它正常工作。 我已经测试了许多其他在 FPWM 模式下工作的直流/直流转换器、但它们都没有在启动期间发生过这种奇怪的下冲。  

    请随时给我所有你想要的见解:)  

    非常感谢您的帮助!

    此致、

    Juan

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    尊敬的 Juan:

    感谢您的反馈、明天我将对此进行调查和回复。

    BRS、

    布莱斯

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    尊敬的 Juan:

    很抱歉这么晚才回复。

    看起来您的系统中的负载压摆率很慢、因此下冲电压不是那么大。  FPWM 是否必须用于您的应用? 或者您是否可以在轻载时更改为 PFM 模式以获得更高的效率?

    或者、您是否可以在系统中跳过之前的5ms 内部时间来跳过输出下冲电压阶段?

    BRS、

    布莱斯

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    尊敬的 Juan:

    我们三周没有看到您的最新消息、因此我假设问题已经得到了解答。

    我现在结束该主题。 如果仍有打开的内容、请回复、该主题将再次打开。

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    此致、

    布莱斯