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[参考译文] LM51551:负载上的输出电压降

Guru**** 2387060 points
Other Parts Discussed in Thread: TL431
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/1413377/lm51551-output-voltage-drop-on-loading

器件型号:LM51551
主题中讨论的其他器件:LM5155TL431

工具与软件:

你(们)好、

我将使用 snvc240a 设计计算器来设计12至48V (36W)反激式转换器(请参阅随附的)。 我已经 构建了一个设计原型、并注意到、空载时、我得到一个相当干净的48V 电压、但电路板正在绘制~Ω 300mA。 当我为其加载100欧姆负载时、输出降至32V。 我附上了原理图和计算器供参考。 如有必要、我可以提供示波器捕获。

谢谢!

e2e.ti.com/.../LM5155_5F00_TestBoard_2D00_B-SSR-Schematics-DRAFT-2024_2D00_09_2D00_13.PDF

e2e.ti.com/.../0820.LM5155_5F00_56_5F00_Excel_5F00_Quickstart_5F00_Calculator_5F00_for_5F00_Flyback_5F00_Regulator_5F00_Design.xlsx

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    尊敬的 Kyle:

    感谢您的咨询。

    我在原理图中注意到以下几点:

    1.最大绝对值 最小电压为37V。 48V 可能会损坏它。 可以放置一个齐纳二极管来避免这种情况。 (请见下方)

    2.最好的设计做法是对 TL431进行偏置、以便始终有最小电流流过它。 否则、它可能具有高输出阻抗、从而导致非常糟糕的瞬态行为。 (请见下方)

    3.在计算器中,RLED 为22k,在原理图中只有1k

    4.原理图和计算器的补偿值也不同。

    我希望查看应用更改后的电路行为的一些示例。 我想看到 Vin、Vout 开关节点和 COMP 信号。

    您还可以分享变压器数据表吗?

    我期待您的答复。

    此致

    Moritz

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    嗨、Moritz、

    是的、一旦我获得新组件、我就可以获得这些屏幕截图。 对于开关节点、您是指 FET 的栅极吗?

    这是变压器的数据表。 这是 定制器件的初始版本、这就是我现在拥有的全部内容。

    谢谢!

    Kyle

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    尊敬的 Kyle:

    感谢您提供变压器产品说明书。

    开关节点我是指 MOSFET 的漏极连接。

    放置器件时、还请发送更新后的原理图、其中包含实际使用的所有值。

    我期待您的答复。

    此致

    Moritz

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    嗨、Moritz、

    此处是更新后的原理图。 我删除了软启动电路、以便我们找出问题所在。

    e2e.ti.com/.../LM5155_5F00_TestBoard_2D00_B-Schematics.PDF

    以下是示波器捕获结果:

    • 黄色: 输出电压
    • 青色:VIN
    • 蓝色:开关节点
    • 洋红色:补偿

    空载

    100A 负载

    谢谢!

    Kyle

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    尊敬的 Kyle:

    感谢您的原理图和示波器截图。 我现在可以看到偏置电阻器、但用于保护 TL431的齐纳二极管仍然缺失。

    从示波器截图中可以看出、反激式转换器在不稳定条件下运行。  进行下一次尝试、请将斜率补偿电阻器 R17更改为1k。 然后将 R19和 C14更改为4K 和100N。 其余元件可以保持不变。

    此致

    Moritz

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    嗨、Moritz、

    我已经修改了这些值。 请参阅以下截图:

    • 黄色: 输出电压
    • 青色:VIN
    • 蓝色:开关节点
    • 洋红色:补偿

    空载

    100欧姆负载

    谢谢!

    Kyle

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    尊敬的 Kyle:

    感谢您的更新。
    莫里茨的办公室一直到星期一,所以我会接管。
    根据波形、我在补偿改变之前几乎没有看到任何差异。 系统看起来仍然不稳定。

    是否实施了保护齐纳二极管来保护 TL431、这一点值得确保吗?
    根据莫里茨的建议,这可能与不稳定的根本原因有关。

    谢谢、此致、
    Niklas

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    嗨、Niklas、

    我在 Moritz 建议的位置添加了一个18V 齐纳二极管(1N5248BTR)。 这最终会在空载时将 Vout 推至53V。 负载时的输出大致相同。 查看示波器捕获:

    空载

    100欧姆负载

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    尊敬的 Kyle:

    感谢您的确认。
    有意思的是、这一附加二极管会使输出电压远高于目标值。
    此时、我希望从团队内部获得更多反馈、并在周一与 Moritz 进行讨论。

    我们将在下周结束时再与您联系。

    非常感谢您的耐心。
    此致、
    Niklas

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    尊敬的 Niklas:

    我刚刚从制造商处收到了匝数比为1:4的一些额外变压器样片、因此我可以在 PSR 模式下测试电路。 在为这些新的电路板供电后、Vout 空载~56V、我假设这是绕组不准确导致的。 加载100欧姆时、输出降至~41V。 这是否提供了更多的见解?  原因是否在于 变压器的结构?

    这是变压器数据表:

    以下是修改后的原理图:

    e2e.ti.com/.../LM5155_5F00_TestBoard_2D00_B-PSR-Schematics.PDF

    以下是示波器捕获结果:

    • 黄色:输出电压
    • 青色: 开关节点
    • 洋红色: 电流检测(R10)

    空载:

    100 Ω 负载:

    谢谢!

    Kyle

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    尊敬的 Kyle:

    正如 Niklas 提到的、波形仍然像反激式一样存在不稳定的工作状态。

    另外、我看到负载条件下的 COMP 引脚处于其最大钳位电压。

    请尝试使用更高的上拉电阻值、并使用快速入门计算器重新计算补偿值。

    我添加了一个18V 齐纳二极管

    另请使用电压接近~35V 的齐纳二极管。 否则、计算表将不是非常准确。

    关于使用 PSR 进行的尝试:

    PSR 配置中的调节不如 SSR 中的调节准确。 这是由于变压器的漏电感造成的。 为了获得良好的精度、您应该实现1-2%的泄漏。 变压器的最大泄漏约为3.7%。

    但是、您可以通过向辅助绕组添加虚拟负载来提高精度。 通过以几 mA 的电流为辅助绕组加载、可以提高次级侧的精度。

    此外、您能否共享布局文件?

    此致

    Moritz

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    尊敬的 Moritz:

    我怀疑变压器功率不足、并且初级侧饱和导致压降。 我刚尝试了一个更大的变压器(Coilcraft NA6264)、问题消失了。 感谢您帮助我跟踪这个问题。

    谢谢!

    Kyle

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    嗨、Moritz、

    现在我已经解决了压降问题、我想更加清楚地说明调优过程。 您在上面提到、运行仍然看起来不稳定。 理想情况下应该是什么样的波形? 此外、调整补偿电路的过程是什么?

    谢谢!

    Kyle

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    尊敬的 Kyle:

    稳定的开关波形应显示清晰的矩形形状。 我曲折地说,它看起来仍然不稳定,因为它看起来似乎有两个摇摆事件直接相互:

    要微调补偿、我建议使用快速入门计算器或功率级设计器: https://www.ti.com/tool/POWERSTAGE-DESIGNER#downloads

    当您对理论知识更加了解时、请查看这份文档

    "开关模式功率转换器补偿变得简单"

    集成产品。

    此致

    Moritz

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    嗨、Moritz、

    谢谢、这些是很好的资源。

    我有一个关于齐纳器放置的问题。 您最初的响应是将齐纳二极管与 Ropto 内联、但在"Power Stage Designer - Loop Calculator"中、它具有将 Ropto 电压钳位的齐纳二极管。 这也与类似 TI 设计(PMP7899)的参考原理图一致。 根据我的测试、直列式齐纳二极管会将 Vout 推高至超过标称设定点。 您是否会推荐这种替代方案? 如果是、那么12V 齐纳二极管合适吗?

    此致、

    Kyle

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    尊敬的 Kyle:

    这是使用齐纳二极管的2种不同方法。

    将其连在一起只会限制电压以保护 TL431。

    将其连接至 GND 后、稳压的内部环路将被移除。 这意味着只有较慢的外部电压调节环路处于活动状态。

    这是可以做到的。 然后、调节以及对瞬态的反应会更慢、但我认为没有问题。

    此致

    Moritz