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[参考译文] TPS62873EVM-144:优化相位补偿常量

Guru**** 2539780 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS62873, TPS62873EVM-144

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/1398598/tps62873evm-144-to-optimize-the-phase-compensation-constant

器件型号:TPS62873EVM-144
主题中讨论的其他器件:TPS62873

工具与软件:

我要以 Vin=3.3V、Vout=0.4V、Iout=24A 且 Cout=22uF (GRM155C80E226ME11) x4的方式评估 TPS62873EVM-144 (TPS62873的两相)

我有几个问题:

我们正在尝试优化输出电容为22uF (GRM155C80E226ME11) x4的相位补偿常数、但找不到同时满足相位裕度和增益裕度的最佳常量。 具体来说、即使减小 GM 放大器输出 R1、增益也不会减小、fo 保持高电平、并且相位裕度不改变。
在这种输出电容条件下、是否无法使用相位补偿常数优化 G Φ 特性?
DCS 控制方法是否需要一定的最小输出电容才能正常运行?
我们是否可以将数据表第10.2.2.4节"选择输出电容器"中显示的公式作为 DCS 控制方法工作的条件?
在 Webench 仿真中、当输出电容为22uF x4、Vout=0.4V 且3MHz 时、将 TPS62873设置为单相、仿真不起作用。 是否存在任何限制?

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    您好!

    这可能是 Cout 太小了。  您的负载处是否有其他位置?  由于外壳尺寸较小、有效电容也将低于22uF。

    D/S 的第5页建议有效电容最小为40uF。  这里是针对每个器件的。  您能在每个器件的输出端使用3个或4个这样的电容器吗?

    您还可以尝试在电感器的每一侧靠近 IC 的位置放置2个输出电容器。  然后、将剩余的2或4放置在 C32所在的位置、从负载传出。

    您在使用什么电感器?

    谢谢!

    Chris

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    您好、Chris


    我将 XGL3512-900ME (Coilcraft)用作输出电感器。

     0.4V 时的有效电容 GRM155C80E226ME11x4约为80uF。
    链接它满足每个器件40uF 的有效电容。 但我 找不到相位补偿的最佳常量。

    我想知道如何计算或仿真最小输出电容以满足 Φ 特性。
    是通过试错找出的唯一方法吗?

    此致、

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    我再问一个问题。

    如果输出容量不足、即使调整了相位补偿常数、也无法满足 G-DCS 特性、这是 Φ 控制特有的一种现象、理解这一点是否正确? 我想知道的是    DCS 控制中输出电容不足和 G Φ 特征的机制。

    此致、

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    您好!

    是的、您需要更多的 Cout。  使用 SimSurfing、这些电容仅提供13-15uF 的有效 Cout:

    对于模块版本、这里有一个元件计算器、但它也可用于此 IC。   https://www.ti.com/tool/download/TPSM8287A-COMPONENT-CALCULATOR

    您需要特定的最小 LC 极点来保持环路稳定。  使用外部补偿、您可以调整环路增益、但只能将其降低到某个点。  较低的 LC 转角频率(来自较高的 L 或较高的 Cout)有助于使环路增益保持足够低。

    本应用手册更详细地介绍了这种固定频率 DCS-Control 拓扑: https://www.ti.com/lit/an/slyt846/slyt846.pdf

    如果您能分享原理图、测试结果以及电路板和测试设置的照片、我可以帮助您进行调试。

    谢谢!

    Chris

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    谢谢、Chris。

    由于我们在交换详细信息时浪费时间、因此我将首先使用您提供的计算工具并继续调试。
    我对如何使用这款工具有疑问。
    如果输出电流恒定在20A、那么 ΔIout Ω 的输入是多少? 我应该在哪里输入恒定电流?
    另外、如何使用此工具来估算相位裕度?

    此致、

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    您好!

    我已经 Φ 使用 TPS62873EVM-144 (TPS62873的两相)测量了 G-TPS特性。
    0.4V 增益曲线在1.2MHz 附近变化以增大、
    1MHz 和2MHz 之间的相位曲线明显提前。
    如果您能评论此特性是否正常、将会很有帮助。

    VIN = 3.3V
    VOUT=+0.4V、+0.6V
    Iout=24A 时
    FSW = 3MHz
    COUT=22uF (GRM155C80E226ME11) x12
    LOUT=XGL3512-900ME (Coilcraft)
    COMP:150Ω、C1=6.8nF、C2=10pF

    0.4V

    0.6V

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    感谢您的分享。  这些波特图看起来要好得多。

    该计算器不计算相位裕度。  它使用 D/S 公式、这些公式可实现稳定的设计。

    是的、计算器主要是为满足给定的负载阶跃进行设置。  如果具有恒定电流负载、则可以跳过这些输入、只关注 Rcomp 和 Cout 单元。  选择的 Rcomp (与您选择的一样、通常非常低)可确保 Cout 大于所需的 Cout。

    在您的0.4V 图中、我不会担心这一点。  它的频率非常高、且高于波特图的奈奎斯特限值 FSW/2。   

    您可能会在0.4V 输出电压电路中重新测试1.5 MHz Fsw。  可能已达到3 MHz 的最短导通时间。  对于器件来说、这是可以的、但可能会使波特图看起来不好。

    Chris

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    您好!


    这一次、我们通过反复试验找到了合适的输出电容和相位补偿常数。 但是、我们不想多次重复此试错过程。


    这里重复了同一个问题、但您能否介绍一些工具或公式来确定满足相位裕度所需的电容?


    您提供的工具对于确定 DCS 控制中阶跃输出的电压变化和输出电容很有用、但它们不提供有关相位裕度的信息。


    我想知道机制、计算方法以及为什么需要22uF (GRM155C80E226ME11) x12来确保 DCS 控制中的相位裕度。


    (Webench 仿真不支持 TPS62873的两相仿真。 虽然可以实现单相仿真、但在 Vout=0.4V 和3MHz 的条件下不起作用。 可以使用 Simplis 模型、但设置 Simplis 环境成本高昂、因此对我们来说不可行)

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    您好!

    3MHz 设计中的3.3Vin 到0.4Vout 违反了器件的最短导通时间、因此 Webench 可能不会为其创建设计。  为何要在如此高的频率下运行?  它的效率较低。

    该计算器可以帮助为环路补偿提供起始值、从而确保稳定性。  您仍需要使用组件测量电路并验证其是否足够稳定。  若要以这种方式使用电子表格、请在单元格 C2、C3、C4、C12和 C14中输入您的设计输入。  将电池 C18设置为等于电池 C16或保留为300kHz 以进行更保守的设计。  然后、输入电芯 C26中使用的实际有效电容。  现在、充分降低 Rcomp (电芯 C22)、使得电芯 C25小于 C26。

    增加 Rcomp 会增大控制环路增益、而增加更多的 Cout (或更高的 L)会降低该增益。  输出滤波器需要足够强、以减小总增益、从而保持稳定。

    Chris