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[参考译文] LMR14010A:静态功率高/效率低

Guru**** 2387830 points
Other Parts Discussed in Thread: LMR14010A, LMR54410
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/1402699/lmr14010a-quiescent-power-is-high-efficiency-is-low

器件型号:LMR14010A
主题中讨论的其他器件: LMR54410

工具与软件:

尊敬的 TI 支持部门:
我们有很多带有 LMR14010A 稳压器的电池供电型器件在过去一年左右的时间里一直在现场运行、我们最近发现电池的寿命没有预期的那么长。 我们将一些器件带入实验室进行研究、结果发现 LMR14010A 功耗是罪魁祸首、当将 LMR14010A 替换成新的器件(同时保留所有相同的无源器件)时、会使器件恢复到合规性。  
设置说明
-- Vin ~= 14.4 V,来自电池组
-- Vout = 3.3 V
- i_load 通常是1 -2mA ( 99.9%的时间)
- i_load_max 是< 50mA (另一个0.1%的时间)
--我们的设备 始终处于开启状态,因此 LMR14010持续运行  
-原理图:
观察结果
当现场提取器件时:  
 -I_QUIESCENT (LMR14010A 负载断开连接)= 800-1000uA
 -Vout_no_load = 3.40 - 3.45V --超出1%反馈电阻器的容差  
 -Vfb 通常高于规格、例如0.850V
仅更换 LMR14010A 后(所有无源组件都保留就位):
 -I_QUIESCENT =~ 50-70uA
 -Vout = 3.31 - 3.33 V --这在1%反馈电阻器的容差范围内  
 Vfb 在规格范围内
到目前为止、在多个(~六个)器件上也观察到了同样的行为。  
我们还运行两个并排 LMR14010A EVM -一个带有一个旧的 LMR14010A、从我们的一个器件  中拔出、另一个带有一个全新的 LMR14010A。 所有开发板元件均为库存、用于设置 Vout = 3.3V 的反馈电阻器(64.9k、19.6k)和电感器(120uH)除外。  
EVM 观察结果
旧  LMR14010A:
空载:
 I_QUIESCENT = 911uA
施加50mA 负载时:
 P_IN = V_IN * I_IN = 14.37V * 23.62 mA = 339.4mW  
 P_OUT = V_OUT * I_OUT = 3.42V * 50mA = 171.0mW  
 效率= 171.0 / 339.4 = 50.4%-->效率极低
新 LMR14010A:
空载:
 I_QUIESCENT = 68uA
施加50mA 负载时:
 P_IN = V_IN * I_IN = 14.38V * 14.08 mA = 202.5mW
 P_OUT = V_OUT * I_OUT = 3.28V * 50 mA = 164mW
 效率= 164/202.5 = 81.0%-->与图  数据表中的第5-2段进行更改
是否考虑过 旧器件的功耗高/效率低可能是什么原因? 谢谢你。  
  • 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 Peter:

    感谢您提供问题的详细信息。 我只对您的申请有几个评论:

    • 此器件的电感器电流限制有点低。 该值至少应与高侧开关电流限值(1.5A)一样高。 在热关断或电流限制条件下、这可能会在电感器饱和时导致器件损坏。
    •  D1上的二极管电流额定值是多少?
    • 您能否共享 LMR14010A 的应用布局?
    • 此用例的环境工作温度是多少?
    • 您的应用中是否有任何可能引起某些电压过载的情况? 器件运行中的某种情况似乎导致了一些过载、从而损坏了器件。 使用同一原理图的新器件可能会导致这种现象。 如果可能、请发送正常和不良器件的波形、显示 VIN、VOUT、SW 和 CB、以便我们观察其行为的差异。

    谢谢!

    Joshua Austria.

  • 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。

    感谢 Joshua 您的快速回复。 请在下面查看我的回复:

    • 此器件的电感器电流限制有点低。 该值至少应与高侧开关电流限值(1.5A)一样高。 在热关断或电流限制条件下、这可能会在电感器饱和时导致器件损坏。

    规格。

    •  D1上的二极管电流额定值是多少?  

    D1 = Toshiba p/n  C466。 它的额定电流为2A。  

    • 您能否共享 LMR14010A 的应用布局?

    顶部:

    底部:

    堆叠(中间的接地平面和电源平面):

    • 此用例的环境工作温度是多少?

    ~10-60摄氏度对于我们从现场提取的单位——这是一个户外应用,所以环境温度可以有很大的差异。

    • 您的应用中是否有任何可能引起某些电压过载的情况?

    我们不知道。  电池是不可充电的,从14.4V 开始,当新鲜和下降从那里。 偶尔对电池的高电流需求会导致其电压下降1V 至1V、但会迅速恢复、并且不会出现尖峰。  电池和电路都没有  低电压截止值。  

    • 器件运行中的某种情况似乎导致了一些过载、从而损坏了器件。 使用同一原理图的新器件可能会导致这种现象。 如果可能、请发送正常和不良器件的波形、显示 VIN、VOUT、SW 和 CB、以便我们观察其行为的差异。

    错误输入电压:

    错误输出电压:

    错误软件:

    错误 CB:

    良好 Vin:

    良好的输出电压:

    良好的软件:

    良好的 CB:

    注释:

    --波形来自我提到的两个 EVM ,并从库存进行以下修改:

    R4 = 64.9k

    R3 = 19.6k

    L1 = 120uH (Wurth p/n  744084121)

    R1 = 10k

    R2 =已删除。

    --请注意好(= 5 ms/div )和坏(= 1 ms/div )波形的不同时间尺度。

    谢谢。  

  • 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 Peter:  

    您的原理图似乎不一定有问题、但您的布局会引起一些问题。 遵循数据表第7.4节中的布局指南对于确保器件按预期运行至关重要。 器件长时间在次优布局下运行 可能会导致器件损坏和/或损害其性能。 我查看了您的布局、以下是我的评论:

    • 建议 L1电感器靠近 SW 引脚、以最大限度地减少磁噪声和静电噪声。 将电感器放置在电路板的另一侧可能会使敏感布线(例如 FB 电阻分压器)受到过多噪声的影响、而这可能影响器件的调节。  
    • 强烈建议将输出电容器 C17放置在靠近 L1和 D1结的位置、以减少辐射和传导噪声。
    • 有关建议的布局示例、请参阅以下内容:

    有关更多详细信息、请参阅 产品说明书的第7.4节

    谢谢!

    Joshua Austria.

  • 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。

    谢谢 Joshua。 是的、布局绝对不够理想。 遗憾的是、这是一种旧版设计、而原始设计人员对该设计和一些其他子电路的布局没有太大关注...

    但是、我 不会期望不良的布局会永久损坏或降低 LMR14010A 的性能--我们看到的就是这一点、因为旧芯片在移到评估板(估计有一个很好的布局)之后继续表现不佳。  在任何情况下、我们还在我们的现有器件上暂时忍受着不良布局。

    因此:

    1.我们是否可以在此执行任何其他测试来确定 LMR14010A 问题的根本原因?  

    2. 能不能看一下我们从现场拔出的一些器件? (如果是、请告诉我如何安排)  

    3.我们是否可以主动对现有器件进行任何 PCB 返工和/或元件更改、以防止问题再次发生?  

    4.将现有设备上的 LMR14010A 替换为 LMR54410有什么好处 ?  

    谢谢!

    Peter

  • 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 Peter:  

    根据我的经验、布局确实有可能永久影响器件的性能、因为它可能会使器件承受正常运行时无法预料的应力。 对于不符合数据表建议的器件、TI 不保证数据表的性能。 话虽如此、我看到您的难题、尽管我仍然强调更改布局很重要、但我将回答您的问题:

    1. 如果您有一些已知的合格单位(KGU),可以通过几项测试来尝试排除一些问题。 您可以尝试在 EVM 和应用程序中运行 KGU、然后将其与 KGU 和当前设计进行比较。 您可以使用此分析尝试找出两者之间性能的最大差异。
    2. 您可以将器件提交给故障分析请求、但正如我已经指出的布局的一些关键问题、此过程可能不会产生任何未知结果、建议将保持不变。 分析可能会显示出失败的原因、但我们的权限可能有限、因为仅通过故障分析就会导致失败的原因。
    3. 我认为、我从布局的角度概述了可能影响性能的主要因素。 也许您可以减小反馈电阻、以减少从电感器耦合到 FB 引脚的一些噪声、但这种情况下电流消耗倾向于增加、这与您的用例相反。
    4. 更换该器件可能会有所帮助、但即使我们较新的器件也有类似的布局建议、因此您可能会遇到类似的问题。

    总之、我认为 TI 的最佳建议是更改布局、使其更符合数据表中的建议。 如果这样做、并且器件运行速度未超过数据表中提供的最大额定值、则器件应按预期运行。

    谢谢!

    Joshua Austria.