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[参考译文] LM5176:片上低侧 FET 控制级引脚的接地短路问题

Guru**** 1753810 points
Other Parts Discussed in Thread: LM5176, LM5176EVM-HP
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https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1373055/lm5176-the-problem-of-ground-short-circuit-of-the-pin-of-the-low-side-fet-control-stage-on-chip

器件型号:LM5176

工具与软件:

至于这个芯片、我尝试在焊接完成后从升压模式切换到降压模式。我发现我的芯片在开关后没有直接工作、低侧FET的引脚对地短路 μ A

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    您好!

    这是英文论坛。

    请使用英文输入问题。

    此致、

     Stefan

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    对于这个芯片、我在焊接后尝试从升压模式切换到降压模式。 我发现开关后的芯片无法正常工作、而且低侧 FET 的引脚对地短路

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    我认为我以上的问题不是很详细的。 现在、我将详细介绍一下。 您好、情况如下。 当 lm5176为空载时、我首先在加电测试期间将输入电压从5V 更改为20V、然后输出电压将是我预设的20V。 但是、当我将输入电压调节至21V 至23V 时、输出电压将出现一个小的三角波、这是第一个问题。 其次、当我将输入电压调整到23V-30V 时、输出电压稳定在20V、这不是问题。 但是如果我下载的输入电压是23V 到10V 左右、也就是说 lm5176可以切换电压的升降时间很短、我的芯片就会立刻停止工作。 后来发现这个芯片坏了、芯片的25、也就是 LDRV1、对地短路了。

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    我的电路配置看起来是这样的
    输入电压:5-55V
    输出电压:20V
    使用的电路设置采用官方数据中的典型电路设计、仅改变 FB 引脚的输出电压、输出电压配置为20V。
    我试图找出我刚才提出的问题的原因。 我怀疑斜率引脚外部的电容配置有问题。 据我了解、斜率引脚加上外部电容配置可以补偿电流控制模式下的电流信号、使 lm5176的输出电源在电压和解压缩期间更加稳定(我在这里有一个问题、输出电源是更加稳定还是输出电压更加稳定?) 我之前在21V-23V 时处于降压模式。 是否是由于引脚电容值的错误补偿导致降压模式和三角波下的电压不稳定? 其次、存在以下问题:当降压和升压快速切换时、lm5176将直接损坏、引脚25将对地短路。 您能就此问题提供一些建议和指导吗

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    您好!

    为了更深入地了解您的设置、您可以分享您的原理图、您能否将填写好的  LM5176设计计算器附加 到该主题中?  

    谢谢。

    此致、

     Stefan
     

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    e2e.ti.com/.../hand_5F00_generator.pdf

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    这是我的原理图、其中外围电路电阻、电容的设置参考的是芯片数据中的设置、但我想要的参数是输入电压5-55V、输出电压20V、输出电流3A、请看看是否有什么问题、非常感谢您的指导

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    大家好、我想问几个关于这种输出/输入电流受限功能的问题、非常感谢。 1:这是关于输入和输出电流设置。 我是否启用此功能来限制输入电流或输出电流? 它们还可以同时工作吗? 2:关于我设置的限制电流、您认为我的计算方法正确吗? I (CL (AVG))=50mV/R (SNS)、假设我的电阻是4mΩ、那么限制输出电流为50÷4=12.5A? 您认为我的计算正确吗? 非常感谢您的指导

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    您好、我可以谈谈电流检测电阻 R (sense)吗? 如果没有使用 WEBENCH 工具计算出的电流检测电阻、比如 WEBENCH 工具计算出这个电阻为8mΩ、但我们用的是4mΩ、芯片会不会直接工作? 首先、我将尝试向您解释我的理解、看看是否正确。 这个电阻器电阻值的变化将导致两个引脚 CS 和中国国家电网(CSG)之间的电压发生变化、从而烧断芯片。 这只是我的猜测、我不知道是否正确

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    您好!

    为了更深入地了解您的设置、您可以分享您的原理图、您能否将填写好的  LM5176设计计算器附加 到该主题中?  

    有了该文件后、我可以回顾一下原理图。

    回答您的问题:

    1.

    连接到 ISNS 的检测电阻只能位于输入侧或输出侧-因此它将检测那里的电流。
    这是平均电流限制、将限制测量点的电流。

    2.  

    是的,正确-另请参见数据表: 7.3.6平均输入/输出电流限制

    3.  

    R (sense)的含义是什么?  

    - CS/CSG 的感应电阻器  

    - ISNS+/ISNS-上的感应电阻器

    如果使用 CS/CSG 4m Ω 的电阻器、而不是计算出的8m Ω 电阻器、那么控制器应该仍然可以工作、但电流限制仅对预期电流的两倍有效。

    注意:两个检测电阻都应通过开尔文连接方式进行连接。 根据原理图中的绘图样式、可能并非如此。

    此致、

     Stefan

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    首先、非常感谢您的回答。 根据您的回答、我想总结几个要点、以便您了解它们是否正确

    1:ISNS+/ISNS-引脚连接到的 R (SENSE)可以更改该电阻器的位置、以确定是限制输入还是输出电流、没错

    2:CS/CSG 这两个引脚不会因连接的 R (SENSE)电阻值的变化而变化、右侧

    这是我对您答案的总结、但为了回应您的说法"如果您使用 CS/CSG 4m Ω 的电阻器、而不是计算出的8m Ω、那么控制器应该仍然可以工作、但电流限制仅对预期的两倍电流起作用。 "我还有一些疑问


    1:CS/CSG 引脚上的 R (SENSE)电阻器不仅向 CS/CSG 引脚提供电流信号、还设置预期的电流、对吧? 这里是预期电流、这里是最大输出电流

    2:如果我以上对 CS/CSG 引脚上 R (sense)电阻的理解是正确的、那么为什么我在 lm5176数据中看到的典型电路的最大输出电流可以达到6A、但通过 ISNS+/ISNS-引脚的输出电流限制为0A 呢? 我将在下一个答案中向您展示一张图片。

    非常感谢您的指导

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    I (CL (AVG))=50mV/R (SNS)
    R 不等于0而 I 不等于0?

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    尊敬的 Hins:

    1、

    右侧:

    2. ISNS 和 CS/CSG 是独立的电流传感器

    无法更改 CS/CSG 检测电阻器位置

    3.为清楚起见、请勿使用 R (SENSE)作为 ISNS 和 CS/CSG 上的感测电阻

    让我们使用  

    ISNS:R (SNS)

    CS:R (CS)

    2.1.

    R (SNS):是可以生成平均电流限制的、并且是可选的

    R (CS):控制功率级并限制峰值电感器电流、并且是强制性的

    2.2.

    该示例中未使用平均电流限制。

    此致、

     Stefan

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    一:你好,我们的 lm5176不能输出我们想要的12v 电压,输出电压是0v。 我们想问您为什么我们的芯片不能正常工作、我们将提供每个引脚的信号。

    我们之前的测试条件为:
    当芯片的输出功率设为30W 时、芯片会即时上电24V、重复上电或掉电一小段时间。

    在最初几次上电和掉电的时候也能输出12伏电压、但是突然有个芯片不能瞬间输出12伏电压、这就是我们的测试情况
    第二点:我想问大家对这块芯片有什么了解、你看它是否对
    1:至于芯片的缓起、我的理解是芯片在通电一段时间后才能正常工作
    2:VOSNS 引脚的作用是什么?
    3:是仅用于表示具有正常输出电压的引脚的 PGOOD 引脚功能
    4:是 COMP 引脚补偿反馈的作用、以使输出电压更准确

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    您好!

    我不确定您是否理解了第一部分(在一个下方)中的问题、但提供最重要信号的示波器图有助于:

    SW1、SW2、COMP

    VIN、VOUT

    其中显示了几 ms 和几个开关周期。

    两个:(第二部分)

    1:软启动用于缓慢斜升输出电压、以避免巨大的浪涌电流进入输出电容器、这会触发过流保护。

    2.在内部使用 VOSNSN (与 VISNS 一起)来定义工作模式

    3. PGOOD 只是一个指示输出电压已稳定的状态信号-有关更多详细信息、请参阅数据表-它作为开漏工作、因此需要一个上拉电阻器。

    4. COMP 引脚用于连接外部补偿网络、确保直流/直流功率级和控制环路稳定。
    另请参阅 开关模式功率转换器补偿简化

    此致、

     Stefan

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    大家好、我想请问这两个引脚 VISNS 和 VOSNS 为这个芯片起什么作用?
    在您之前的回答中、您说过定义运行模式您指的是什么模式?
    如果我将这两个引脚悬空、芯片会发生什么情况? 非常感谢您的指导


    还有一个关于芯片内部 VCC 稳压器的问题、我想问您。 上电后、输出 VCC 电压将最大为12v、最小为3V 杂波、而杂波将随着负载的增加而增加。 我可以问一下发生了什么事吗?


    如有必要,我们可以向您提供我们的 PCB 文件,但我们想私下发送给您,我们应该如何发送给您? 非常感谢您的指导

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    您好!

    运行模式是指降压、升压和降压-升压模式的定义。

    如果处于未连接/悬空状态、则无法预测器件的运行。

    如果 Vcc 不稳定、但 VIN 或 BIAS 具有适当且稳定的电压:

    -设备损坏

    -或者存在连接问题

    如果您想共享布局、您可以通过私人消息(只需单击我的姓名并选择私人消息)进行此操作。

    但在这里放一个注释-这样我就知道要选中此消息框。

    此致、

     Stefan

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    您好、关于该模式引脚
    如果我选择启用 CCM 模式、此模式会对 lm5176有什么影响?
    如果使用 MODE 引脚关闭 CCM 模式、lm5176将在什么模式下工作? lm5176会发生什么情况?
    MODE 引脚信号应该是什么样的? 它电压是否处于数据中提到的电压范围内? 会有其他波形吗? 三角波等矩形波呢? 是不是平坦的电压?


    至于对逐周期电流限制的理解、是否意味着当提供给负载的电流过大时、lm5176将停止向负载提供电流、然后以一定间隔向负载提供电流

    至于对断续模式的理解、是不是意味着 lm5176会通过断续模式将芯片闭合后以过载电流限定为连续128个周期的间隔打开芯片?

    一些详细信息
    1:您是否有任何建议、例如每个引脚的线是如何运行的、问题是什么以及布局
    2:我们的板稍后将切换到4层板,你看改进了吗
    3:在上一次测试中、我们的板在30-40W 的负载下非常热、电感的温度可以达到近100度。 您能给我们一些关于4层电路板的建议、以后可以改进一下吗
    非常感谢您的指导

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    您好!

    LM5176仅支持 FPWM 模式的 CCM。

    MODE 信号是一个固定电压-由连接到该引脚的电阻器定义

    逐周期限制:  

    如果检测到电流限值、则实际开关周期将停止、器件将等待下一个周期。

    断续模式:  

    如果检测到电流限制并触发自动切断与恢复、器件将停止此循环、等待一段时间(自动切断与恢复时间)、然后开始软启动。

    有关更多详细信息、请参阅数据表。

    有关布局、请检查:

    有关布局的其他信息可在此处找到:

    (1)四开关降压/升压布局提示1:确定布局的关键器件

    (2)四开关降压/升压布局提示2:优化功率级的热环路

    (3)四开关降压/升压布局提示3:将差分检测线路与电源平面分离

    (4)四开关降压/升压布局提示4:栅极驱动和返回路径布线

    此致、

     Stefan

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    大家好、我焊接了 lm5176电路板、但没有输出电压。 我想请您帮助我检查我需要提供哪些引脚波形

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    您好!

    首先检查所有基本信号:

    - Vin 处于预期电压,稳定且在 LM5176

    - EN/UVLO 高于阈值

    - VCC:LDO 已上电-电平请参阅数据表

    - SS 仍然为0V 或启动或上升和下降

    -检查 SW1和 SW2

    -检查 MOSFET 的栅极信号

    -检查引导电容器上的电压

    此致、

     Stefan

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    您好!

    使用4层电路板将很好。

    输出电容器的连接形成了一个相当大的环路、并且远离功率级。

    输入电容器与功率级的 GND 连接也是如此。

    电流检测与开尔文连接之间的连接看起来良好。

    此外、考虑 SWx 上的返回路径的高侧驱动器也是可以的

    对于低侧 MOSFET、栅极线路的返回信号形成一个巨大的环路-采用4层设计时、可以轻松地改善这一情况。

    此致、

     Stefan

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    好的、我将为您提供这些信号、我测量的输入电压为9V、预设输出电压为20V、所有这些都基于紫色通道中的信号。 其中、测得的 ss 引脚 I 的信号在上电时测得、在上电后保持在大约1.2V

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    您好!

    要检查的第一项:

    HDR1但 SW1保持低电平-高侧降压 MOSFET 似乎不导通。

    此致、

     Stefan

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    正如你所料、我检查了 HDRV1引脚是否与 MOS 断开、但在重新连接后、VCC 对地短路、这真的很痛苦

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    大家好、我试图找到另一个不工作的电路板、其中有 hdrv1和 sw1引脚信号、我首先发现两个问题:hdrv1引脚信号不正确、2:boot1引脚看起来不工作、它不上拉 hdrv1引脚的电压

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    您好!

    由于信号上存在大量噪声(或探头连接不良)、似乎控制器仍在尝试操作

    图中未显示 BOOT1、但如果正确、则应 达到 SW1以上的 VCC 电平(~ 7V)。

    如果 SW1从未降至0V、则可能是低侧降压 MOSFET 上的该电路板上存在问题。

    此致、

     Stefan

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    大家好、我们发现电路板层对 VCC 电压有很大影响。 当我们使用4层电路板时、VCC 电压几乎没有大纹波、而当我们使用2层电路板时、最高的 VCC 电压纹波甚至可以达到14V 至15V。 以蓝色表示 VCC 的纹波。 是由其他原因引起的吗? (我们使用了 LM5176EVM-HP 电路板的布局、并重新绘制了两层电路板和四层电路板。 以下是我们修改后的 PCB 文件。)

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    e2e.ti.com/.../SV601348A.PcbDoce2e.ti.com/.../ti_985BB9658C9AC18B7F67_.PcbDoc

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    您是否认为这是由 PCB 板层或其他原因造成的?

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    您好!

    由于开关节点和栅极驱动器线路上存在寄生并产生振铃、布局可能会产生巨大的影响。 由此产生的过冲和/或下冲形成的这种振铃很容易损坏某些元件。

    如果您看到 VCC 电压变化很大、我很确定 PCB 上存在较大的振铃、但在之前的测量中无法看到这种情况、这会令您感到意外。

     此致、

     Stefan

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    好的、接下来我想问您在输入电压频繁波动的情况下选择软启动时间、建议的软启动时间是多少

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    您好!

    我通常使用:

    u * C = i * t

    其中  

    U:是输出电压

    C:是总输出电容

    I:是可用于为输出电容充电的电流-这取决于启动阶段期间的负载(这是否已在电源启动后启用电源负载)/此外、您可以考虑在达到过流限制之前拥有的裕度

    t:软启动时间

    此致、

     Stefan

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    非常感谢您的回答。 我还想问这个 COMP 引脚在 lm5176中发挥什么作用? 在我查看了大量材料后、我想与您分享我的理解、看看是否正确。 COMP 在保持输出电压稳定方面发挥着作用、与 COMP 连接的电容器电阻使 COMP 输出电压更加稳定。 这是我对 COMP 引脚的理解。 如果我对 COMP 引脚角色的理解是正确的、则 COMP 引脚外部的电阻电容将无法同时匹配。

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    您好!

    需要通过 COMP 引脚对反馈环路进行补偿、并确保系统稳定

    另请参阅此报告以了解详细信息:

    开关模式电源转换器补偿非常简单

    此致、

     Stefan