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[参考译文] LM5155EVM-SEPIC:二极管阳极振荡-振铃

Guru**** 1831610 points
Other Parts Discussed in Thread: LM5155, LM5155EVM-SEPIC
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/1430144/lm5155evm-sepic-diode-anode-oscillations---ringing

器件型号:LM5155EVM-SEPIC
主题中讨论的其他器件:LM5155

工具与软件:

我们的 LM5155 SEPIC 设计中也发现了上一篇文章中提到的振铃问题。 我们在输出二极管并联了一个缓冲器网络、如下文所示的链接所述。 这增加了200mA 向系统汲取的输入电流、并且缓冲器电阻器和二极管会变热。 这是在抑制振铃后的正常情况吗? 上一篇描述此问题的文章 https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1006500/lm5155evm-sepic-the-evm-board-has-ringing 提到、添加缓冲器会降低效率。  

这是安装了缓冲器后 SEPIC 的预期性能还是其他问题需要解决?

谢谢!

吉姆

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    Jim、您好!

    感谢您的咨询。
    您是否在 EVM 或您自己的设计上观察到了振铃?

    如果您在自己的设计上看到了该情况、请将原理图发送给我。
    您是否按照此处的说明操作: https://www.ti.com/document-viewer/lit/html/SSZTBC7 ?

    此致

    Moritz

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    尊敬的 Moritz:

    原始原理图(下图)不包含缓冲器网络、但 PCB 上的安装值为7.3欧姆(3 x 21欧姆并联)、与 D20二极管并联的1nF 电容器串联。 我使用了您参考的文档来计算阻尼器值、即5.46欧姆和752 pF。 我没有确切的值、因此我使用了上述值。 原理图是用于平衡的 Webench 设计、非常遵循 LM5155EVM 布局。  

    此致、

     吉姆

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    Jim、您好!

    感谢原理图。

    因此、您使用的缓冲器可减少振铃、但会变热?

    您能否尝试更改电容器和电阻器的顺序?

    您是否还尝试了添加一个小栅极电阻器来减慢 FET 的速度?

    此致

    Moritz

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    尊敬的 Moritz:

    我将交换电容和电阻器的顺序。 已经讨论了栅极电阻器、但未实施。 修订后的原理图添加了栅极电阻器元件焊盘。 我将尝试添加一个小栅极电阻器。

    此致、

     吉姆

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    尊敬的 Moritz:

    我收到了一些阻尼器件、今天会尝试进行安装和测试、结果也会随之产生。

    Arkady Ler 发布的最初 E2E 帖子题为"LM5155EVM-SEPIC:EVM 电路板具有 ping 命令。" Stefan Schauer (2021年6月21日)的回应如下: 因此、整流器阳极中振荡的主要部分已经被阻尼。 当然、这需要以牺牲效率为代价。"  

    我很想知道 Stefan 所做的电路上观察到的温度升高情况。

    此致、

    吉姆

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    尊敬的 Moritz:

    我能够在安装栅极电阻器、然后安装缓冲器的情况下进行一些测量。

    第一幅图显示了阳极或输出二极管处作为基准的波形。

    第二个图 显示了 安装5.1 Ω 栅极电阻器后的阳极波形。

    第三幅图显示了安装了栅极电阻器和缓冲器网络的阳极波形。

    增加缓冲器网络(5.6欧姆与750pF 电容器串联、与输出二极管并联安装)可明显抑制阳极振荡、但热感图像显示缓冲器电阻器过热。

    本产品将用作本质安全(IS)设备、并且不允许组件表面温度为 IS 认证。 如果缓冲电容器和电阻器位置互换、加热情况仍然存在、这似乎无关紧要。 从辐射发射的角度来看、我仍然喜欢缓冲器响应、但电阻器发热使我们无法继续。 您的任何测试或实验是否出现类似的发热问题?

    此致、

    吉姆

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    Jim、您好!

    由于德国的公共假期,请预计周一前回复。

    此致、

    Feng

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    Jim、您好!

    您的缓冲电阻器的元件尺寸是多少?

    我建议使用至少1206的尺寸、如果仍然过热、还可以并联电阻器。

    关于2021年的检查、我们没有任何温度测量数据。

    此致

    Moritz

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    尊敬的 Moritz:

    我安装了一个1206 5.6欧姆电阻器。 此电阻器如热像图中所示并达到139°C。 如果我们继续沿着这条路发展、将会采用并联电阻器的方法、但发热仍然是我们面临的一个问题、即"要求"。 此外、输入电压越低、流入 SEPIC 的电流越多、缓冲电阻器和功率组件的发热就越差。  

    此致、

    吉姆

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    Jim、您好!

    必须以某种方式吸收该高振铃的能量。 因此、如果它被吸收到缓冲器中、就会产生热量。

    因此、ii 查看2种可能:

    1、减少振铃的根源,所以改进布局等可以起到帮助作用。 因此、要吸收的能量会比较小。

    2.接受能量并相应地调整缓冲器的大小。

    奇怪的是,你的第二个范围从上面。 这似乎不是一个稳定的操作。 这都是相同的运行条件吗?

    您能否发送一个显示 Vin、Vout、ANODE (如上所示)和开关节点的示波器截图?

    此致

    Moritz

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    尊敬的 Moritz:

    第二个示波器截图是仅安装了5.1 Ω 栅极电阻器但未安装缓冲器网络的阳极波形、因此我不确定 SEPIC 显示的不稳定性。 添加缓冲器网络可通过减少振铃来大幅改变阳极波形、从而提高环路稳定性。

    人们想到的一个问题是 Webench 和 LM5155_56_387_SEPIC Excel_Quickstart_Calculator_电子表格中的控制环路元件值。 在相同的工作条件下、Webench 和 Excel 元件值大相径庭。 哪一项正确或最好使用?

    我会尽快尝试获取您请求的示波器截图。

    此致、

     吉姆

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    Jim、您好!

    一般而言、我建议信任 Excel 计算器。

    此外、借助功率级设计器、您能够非常精确地计算 COMP 值: https://www.ti.com/tool/POWERSTAGE-DESIGNER

    此致

    Moritz

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    尊敬的 Moritz:

    这是 SEPIC 转换器的电流配置。 我们添加了使用铁氧体的输入滤波器和输出滤波器、因为我们需要预测缓冲器的拆除情况(由于发热)并尝试滤除 SEPIC 之前和之后的传导发射、以更大限度地减少辐射发射。

    注意:输入滤波器中未组装元件 R32、C31、C4、C8、R30。 输出滤波器中未组装元件 R37、C28。

          

    在未安装栅极电阻器或缓冲器网络的情况下、指定节点 Vin、D20阳极、开关节点和 Vout 处的波形看起来相同。 正如预期的那样、D20阳极上会出现振铃。

    工作条件为电源电压12V @ 1.15A、输入电压10.85V (PCB 布线和电缆连接产生的 IR 压降)、输出电压16.17V (大约2A)。

    当我添加5.1 Ω 栅极电阻器时、将观察到以下波形。

    输入滤波器之前的电源输入

        

    VIN (在输入滤波器和 SEPIC 输入之后)

        

    D20阳极

    开关节点  

        

    VOUT 测试点

        

    负载(输出滤波器之后)

        

    添加缓冲器网络(5.6欧姆1206电阻器和750pF 0603电容器)和5.1欧姆栅极电阻器。 另外还需要注意的是、随着添加缓冲器网络、电源电流消耗大约会增加200mA。

    输入滤波器之前的电源输入

    VIN (在输入滤波器和 SEPIC 输入之后)

        

    D20阳极

    开关节点  

        

    VOUT 测试点

        

    负载(输出滤波器之后)

        

    如有任何其他需要、请告诉我。

    此致、

    吉姆

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    Jim、您好!

    感谢您的示波器截图。

    您是否已重新计算补偿网络?

    或者您是否可以在实验室中测量波特图?

    它似乎在某种程度上不稳定(仅使用栅极电阻器时)。

    如果在没有 Rgate 且没有缓冲器的情况下运行、会出现什么情况? 运行稳定吗?

    那么我会建议在没有栅极电阻器的情况下继续运行。

    此致

    Moritz

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    尊敬的 Moritz:

    我尚未重新计算补偿网络、但在时间允许的情况下可以重新计算补偿网络以及波特图测量。

    SEPIC 在没有栅极电阻器和缓冲器的情况下保持稳定、因此我们将继续进行此设计。 在该设计中、缓冲器增加的热量是一个重要问题、因此我们将相应地考虑优先级。

    此致、

     吉姆