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[参考译文] LM5146:开关频率问题

Guru**** 2391415 points
Other Parts Discussed in Thread: LM5146

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/1406418/lm5146-switching-frequency-issue

器件型号:LM5146

工具与软件:

尊敬的 TI 专家:

我使用 LM5146将54V 转换为8V/13A、通过将49.9K Ω 连接到 RT 引脚将 FSW 设置为200kHz。

在 每两个脉冲中观察到一个脉冲缺失且占空比不正确。

您能帮助调查这个问题吗?

原理图:

黄色- Vout、蓝色-开关节点

黄色- Vout、蓝色-开关节点、放大

谢谢

新生儿

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    尊敬的 Neo:

    我怀疑设计不稳定-请完成快速入门计算器查看 https://www.ti.com/tool/LM5145DESIGN-CALC。请注意、在8VDC 时、22uF/25V 输出电容将为~10uF。 将交叉频率设置为< 25kHz。 电解电容器的 ESR 是多少?

    我们可能还需要检查布局。 请参阅数据表中的布局指南、并参阅应用手册 SNVA803了解输入电容器的放置。

    此致、

    TIM

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    尊敬的 Timothy:

    附加了计算器。 环路参数看起来正常。 请帮助检查。

    e2e.ti.com/.../LM5146_2D00_Q1-Quickstart-Tool-r2-_2D00_-55Vin-8Vout-12p5A-200kHz_5F00_FET_5F00_updated_5F00_Bottom_5F00_FET_5F00_CSD19533Q5A_5F00_10uH-inductor.xlsm
    谢谢

    新生儿

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    以下是该设计用于重新检查环路补偿的总输出电容。
    100uFx2 POSCAP、ESR=55m Ω
    68uFx4 POSCAP、ESR=70m Ω

    22uFx28 MLCC、ESR=4m Ω

    10uFx8 MLCC、ESR=8m Ω

    布局的快照下方。 您是否需要使用布局文件进行审阅?
    红色输入、黄色输出、绿色 GND。

    这是我们捕获的波特图。

    3A 负载:

    8A 负载:

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    以下是一些评论:

    1. 低侧 FET 具有非常高的 Qrr、可能会导致一些噪声、并具有较高的容性。 尝试使用与高侧相同的 FET、并移除低侧 FET 上的二极管和栅极电阻器。
    2. 1nF 的缓冲电容较高。
    3. 分流器在2mΩ 处有点低。 那么最好使用 Rdson 电流检测。
    4. CR102需要是肖特基二极管、以便有机会将 VCC 拉至高于其标称7.5V、从而从 Vout 获得偏置功率。
    5. 确保 VCC 和引导电容器靠近各自的引脚。
    6. 检查并确保下部反馈电阻器靠近 FB 和 AGND 引脚。
    7. 尝试获得更干净的波特图测量结果。 增益在3A 时的运行速度为0dB (应该与8A 没有不同)。

    此致、

    TIM

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    尊敬的 Timothy:

    我们根据您的建议进行了几次实验。

    1、低侧二极管 CR104被移除,无帮助。  由于具有高 RDS (ON)、低侧 FET 不能与高侧相同。 正在 寻找具有更低 Qrr 的替代 FET。

    2. 取下缓冲器盖,无帮助。

    3、 分流电阻是否会影响补偿回路?

    VCC 电压为~7.6V。 即使 Lt 低于7.5V、内部 VCC 发生器也将接管控制、这对控制环路没有影响、对吧?

    5.已确认 VCC 和 BOOT 电容器非常靠近相应的引脚。

    6.确认下部 FB 电阻器靠近 FB 和 AGND。

    我尝试调整环路参数、当将 C1588增加到330pF 时、开关节点变为有两个 正常脉冲加一个异常脉冲。 之前在 C1588=100pF 时、有一个正常脉冲加一个异常脉冲。  

    请提供您的评论。

    C1588-=100pF

    C1588=330p

    谢谢

    新生儿

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    谢谢、Neo。

    上述部分建议是一般电路改进(与该问题无关)。 这里的 VCC 和引导电容器看起来很大。 这些应用应使用0603尺寸、并使它们与 EVM 上显示的位置相同。 还要检查 RT 电阻器靠近 RT 引脚的放置。

    下面这个文件通过两个电容 chemistries...it's 检查有效 Cout 和 ESR、这对于在快速启动中获得有效 Cout 和 ESR 来对补偿进行建模非常重要。 将您提到的电容从100pF 增大到330pF 可降低极点频率。  

    e2e.ti.com/.../Parallel-Capacitors-Zct-LM5145.xls

    此致、

    TIM

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    Tim、您好!

    计算出的有效 Cout=406uF 和 ESR=0.31m Ω。 我曾尝试根据有效 Cout 和 ESR 调整环路参数、但仍然看到异常 SW 脉冲和随机脉冲丢失了、这是我之前共享的波形。

    至于波特图、看起来 LM5146在测量波特图时对交流注入振幅非常敏感。 我将纹波注入电阻器从10欧姆更改为50欧姆、并使用可调交流振幅、我可以看到从100Hz 到100kHz 的清晰得多的波特图。 100kHz 之后、甚至幅度也降至1.25mV (FRA 为 AP300)、我仍可以在波特图上看到冲洗、并且输出纹波变得不稳定、如下所示。 请告知下一步。

    具有可调交流振幅的波特图。

      

    100kHz 交流扫描后、输出电压不稳定。

    这是调试期间更新的计算器和 BOM。

    此外、对于具有 Rsense 电阻器的 LM5146、电流检测是否会参与环路补偿?

    e2e.ti.com/.../LM5146_2D00_Q1-Quickstart-Tool-r2-_2D00_-55Vin-8Vout-12p5A-200kHz_5F00_FET_5F00_updated_5F00_Bottom_5F00_FET_5F00_BSC070N10NS3_5F00_10uH-inductor_5F00_loop_5F00_tuned_5F00_ultra_5F00_debug.xlsm

    谢谢

    新生儿

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    Neo、

    负载瞬态看起来如何?

    您能否在线使用最新版本的快速启动文件并将高频极点置于 FSW/2 (使用 COMP 到 FB 的电容)。 这会减弱任何高频噪声。 此外、确保 SS 电容器和 RT 电阻器靠近各自的引脚并具有较短的 GND 回路。

    此致、

    TIM

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    Tim、您好!

    我将高频极点(即使在较低的情况下、每次计算~50kHz)设置为偶数、并调整环路。

    对于轻负载、输出纹波和波特图看起来不错、但在负载大于9A 时、波特图看起来不可控、并且可以在稳态下在输出纹波上观察到高振荡。 在所有情况下、脉冲不正确、 每2或3个周期丢失一个脉冲。

    请告知下一步。

    这是波形。

    7A 负载时的波特。

    在9A 负载下产生波特。

    0-3A 负载阶跃:

    8-11A 负载阶跃:

    7A 负载时的 SW:

    谢谢

    新生儿

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    随附了最新版本的计算器。

    根据 您之前分享的有效电容计算器工具、对于我的设计而言、有效 Cout 为~400uF。   但根据轻中负载条件下的波特图、LC 双极点接近2kHz、这意味着有效电容约为600uF。 不确定哪一个选项是正确的。 请帮助检查。

    对于 ILIM、它是否参与环路控制? 如果不能、我是否可以尝试通过将 ILIM 引脚悬空来禁用 ILIM?

    请告知如何继续。 谢谢。

    e2e.ti.com/.../LM_2800_2_2900_5145_2C00_-LM5146-contorller-design-tool-_2D00_-revA1_5F00_modified.xlsm

    谢谢

    新生儿

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    尊敬的 Neo:

    ILIM 纯粹用于电流限制、不会影响环路。 在 SW 与 ILIM 之间应该有一个电阻器、如数据表中所示- ILIM 不应保持开路、因为它是电流限制比较器的输入。

    影响 LC 双极点频率的另一个因素是电感、因此请检查有效值是否会随负载而减小。

    此致、

    TIM

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    Tim、您好!

    对于 AGND 连接、在我的设计中 AGND 是 RLIM 引脚上的单点短接至 PGND。

    下面是原理图和布局。 您 看到任何疑虑了吗?

     

    此外、数据表要求 VCC 电容器连接到 AGND、由于 VCC 驱动有噪声的 MOSFET、VCC 电容器是否可以连接到 AGND?

    谢谢

    新生儿