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[参考译文] LM5155:热关断/MOSFET 和二极管发热问题

Guru**** 2513185 points
Other Parts Discussed in Thread: LM5155

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/1413813/lm5155-thermal-shutdown-mosfet-and-diode-heating-issue

器件型号:LM5155

工具与软件:

LM5155升压转换器设计:-

您好!

我将在下面提到的 I/P、O/P 参数中遇到 MOSFET 和肖特基二极管的发热问题。

MOSFET 加热到120度以上后、输出将降低。

是否存在 LM5155控制器的热关断? 或 MOSFET? 或电感器?

是否有任何其他参考/参数导致发热问题????

输入电压:- 8.4V 至12.6V

输出电压:-54V/2A

开关频率:- Fsw:- 445Khz。

电感器为10uH/10Amp

MOSFET:- IRFB4110 100V/180A

参考范围:-

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    尊敬的 Chandrakant:

    感谢您的咨询。

    您能否发送一些示波器截图? 我想看到 Vin、Vout、开关节点和 COMP 引脚。

    我建议在电流检测引脚上添加一个斜率补偿电阻器、因为您的应用的占空比非常高。 则可以采用一个1k 的电阻。

    此外、电感器的额定电流也过低。 我建议使用电感更小、额定电流更大的电感器。

    您是否已使用我们的快速入门计算器 https://www.ti.com/tool/download/SNVC224检查设计

    或功率级设计人员进行跟踪?  https://www.ti.com/tool/POWERSTAGE-DESIGNER#downloads

    此致

    Moritz

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    您好、Moritz、

    感谢您的建议。

    我已经随附了源极与源极 W/F 的漏源极与栅极以及电路板的热感图像、供您参考。

    结果表明、LM5155升温超过140度@ 0.6A LAOD @ 54V Vout。

    MOSFET 也发热到100度以上。

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    您好、Chandrakant:

    我看到 FET 的开启速度非常慢。 这会导致大量热量。 您是否确定电阻器 R27为0欧姆?

    IC (SW ON)的电源来自哪里?

    您能否尝试将其直接连接到12V 输入?

    在这种情况下、Vout 是否甚至达到54V? 您是否可以发送显示 Vin、Vout、开关节点和 CS 引脚的示波器截图?

    因为占空比应该高得多。 因此也可能达到电流限制。

    此致

    Moritz

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    您好、Moritz、

    感谢快速响应。

    是、栅极电阻为零欧姆。

    正如您建议的、我将使用1k 进行斜率补偿。

    是的 FET 缓慢打开。 我已检查其 Vth 最小值为2V、Rds ON 为4.5m Ω。

    在我的设计中、偏置和 VCC 直接连接到 Vin。 它的最大电压为12.6V

    我得到的最大输出电压为53.24V。

    占空比为86%。 相对于 Iout 的增加、它从70%逐渐增加到86%。  

    • LM5155 IC 在测试时烧坏了两次。

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    尊敬的 Chandrakant:

    正如您所建议的、我使用1k 进行斜率补偿。

    添加此斜率电阻器时、可能需要减小电流检测电阻。 请使用快速入门计算器计算正确的值。

    在我的设计中、偏置电源和 VCC 直接连接到 Vin。 最高12.6V [/报价]

    好的、您能否发送更新的原理图? 您是否已尝试断开 VCC 与 Vin 的连接?

    占空比为86%。 随着 Iout 的增加、其比例逐渐从70%增加到86%。[/报价]

    您是对的、抱歉、我混淆了2个波形、因为红色的波形标记为 VGS。

    您是否已经更改了电感器? 额定电流是不够的。 电感值也可以更低。

    请向我发送一个示波器截图、该示波器截图在一张图片中显示以上所要求的以下信号:

    VIN、Vout、开关节点(FET 漏极)和 CS。

    此致

    Moritz

    [/quote]
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    尊敬的 Moritz:

    我使用的是 Qg 较小的 MOSFET IRF530NPBF。

    我将在内部调节的 VCC 处获得良好的栅极脉冲。

    漏极未正确关闭、输出电流高达0.5A。

    负载增加到0.6A 以上后、便可获得正确的漏极脉冲(请参阅随附的波形)。

    L=10uH/10A。

    斜率补偿电阻器 RSL = 1K Ω

    Rsense :- 5mOHM

    COMP 电路:-

    Rcomp:2.2千欧

    Ccomp:22nf

    CHF :- 220pf

    Fsw:-170Khz。

    在高于上述值的情况下、MOSFET 与之前相比发热较少。

    LM5155不发热、而是电感器 L 温度上升到90度@ 0.8A 或1A 负载以上。

    请查看随附的波形和热感图像、以供您参考。

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    尊敬的 Chandrakant:

    感谢您的答复。
    莫里茨今天不在办公室,所以请在下周初之前收到回复。

    非常感谢您的耐心。
    此致、
    Niklas

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    尊敬的 Chandrakant:

    如前文所述、仅凭电感器的额定电流是不够的。 这就是热量的原因。

    请更改您的电感器。

    请使用额定电流更高、电感更小的电感器。 您可以使用快速入门计算器或功率级设计器查找合适的值。

    此外、我还建议使用更大的输入电容、因为我可以在输入电压上看到纹波。

    此致

    Moritz

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    尊敬的 Moritz:

    我已更改额定电流更高的电感器、18A/20A I 饱和电流、并将 MOSFET 更改为 SMD 封装(BSC0802LSATMA1)。

    我无法将其加载到15W 以上的输出功率。

    输入电压:- 8.4V 至12.6V

    输出电压:-54V/1.5A

    开关频率:- Fsw:- 445Khz。

    电感器为8.2/18A

    MOSFET :-(BSC0802LSATMA1 )。

    之前我使用通过整个 MOSFET 和我能够消耗高达1.6A 的电流,通过改变布局,电感和 MOSFET 后,我无法获得所需的输出功率。

    我将关注 LM5155快速入门设计计算器和 Webench 电源设计器、但未获得适当结果。

    请查看随附的波形以供参考。

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    尊敬的 Chandrakant:

    您能将您的电感器数据表发送给我吗?

    您分享了什么波形? 我认为这是门和开关节点对吧?
    通常、应用的占空比应高得多。 输入电压约为77%。
    可能会达到峰值电流限制。 您可以检查 CS 引脚上的电压。

    此致

    Moritz

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    尊敬的 Moritz:

    我已附加了快速入门设计、我将遵循该设计进行设计。

    在附加的图像中可以看到、漏极峰峰值电压超过90V @0.4A、因此 MOSFET 和电感发热且 IAM 无法实现所需的输出电流。

    I 正在使用3.3uH 电感器18A 电流和30A 饱和电流(SRP1265A-3R3M)以及 MOSFET 20A/156A 100V (BSC034N10LS5ATMA1)、3.4mOHM 上具有低 RDS 和低 Qg。 和二极管(SS2PH10-M3/84A) 2的并联拓扑。

    软启动、补偿回路、FB 回路和电流感应值根据快速启动设计确定。

    请@为什么 MOSFET 电感二极管发热时的负载电流非常小???

    PCB 布局是否存在任何问题。 (所有组件均为 SMD)是否可在关闭时用于 MOSFET 漏极尖峰和栅极振铃?

    请浏览该波形、并建议是否需要进行任何更改。

    非常感谢您的支持。。

    e2e.ti.com/.../3386.Copy-of-LM5155_5F00_56_5F00_Quickstart_5F00_Calculator_5F00_for_5F00_Boost_5F00_Converter_5F00_Design_5F00_V1_5F00_1_5F00_1.xlsx

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    尊敬的 Chandrakant:

    首先、请添加一些栅极电阻(2-5欧姆)、并在二极管和 FET 两端添加缓冲器。 这应该会减少振铃。

    然后可以重试。 https://www.omicron-lab.com/fileadmin/assets/Training_and_Events/Power_Analysis_ Presentation_BirichaDigital.pdf

    您还可以将布局文件发送给我进行检查。

    此致

    Moritz

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    尊敬的 Moritz:

    谢谢你。。

    让我尝试一下上面提到的建议。

    我将回到你,一旦检查所有可能的原因..

    谢谢你。

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    尊敬的 Moritz:

    请查看随附的文件、

    WEBENCH、数据表和评估板中的补偿电路存在差异。

    评估板在 R17之前具有 C24、但在评估板文档中的实际电路板图像中、显示了电阻器焊接在 C24的位置、电容器焊接在 R17上。

    请指导我完成补偿环路组件的放置。

    是否会导致驱动源极电压脉冲中出现尖峰。

    谢谢...

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    尊敬的 Chandrakant:

    这两个器件的顺序无关紧要。

    它也不会导致尖峰。 您可以使用缓冲器来抑制尖峰。

    此致

    Moritz