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[参考译文] LM27762:LM27762通过双电源为 OPA928供电的设计注意事项

Guru**** 2380910 points
Other Parts Discussed in Thread: LM27762, OPA928
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/1449796/lm27762-design-considerations-for-lm27762-to-power-opa928-via-dual-supply

器件型号:LM27762
主题中讨论的其他器件: OPA928

工具与软件:

我正在研究的是、需要通过低噪声的双+/- 3V 直流电源为运算放大器(OPA928)供电。 因此我受单一电源通道的限制。 这是我第一次尝试设计电源电路、因此我阅读了 TI 的技术文章"将电压轨拆分为双极电源的三种最佳方法"、发现 LM27762似乎是满足我需求的不错选择。 我花了一天时间阅读数据表、并尝试按照数据表建议使用 WEBENCH 工具、但当我在搜索栏中输入 LM27762时、它无法"找到"该器件。 此外、我没有用于测试 IC 的 TINA TI 宏。 因此、我正在尝试使用数据表中提供的信息来配置此 IC、我希望获得一些反馈、并澄清有关根据我的项目需求设计此 IC 的几点。

使用上述简化版原理图作为参考、供我查询。 由于我的目标是低噪声和纹波、我使用图1和2分别将- 80 mA 和 VIN 选择为3.7V 和+/IOUT。 我的 VOUT +和 VOUT–的预期值分别为≈3V 和-3V。 我根据数据表中提供的公式、选择电阻器 R1和 R3为115 kΩ(对于 R2 = R4 = 75 kΩ)、并确保 R2和 R450kΩ 以获得所需的 VOUT +和 VOUT。 根据这些参数计算得出、已知 IC (PD)的预期功率耗散为97mW、远低于25°C 安全运行所需的最大功率耗散(PD 最大值1.6W)。 由于我将以相当低的电流(我认为)运行我计划使用的电容器值 CCP、CIN、C1、COUT+和 COUT-的电容器值分别为4.7 μ F、4.7 μ F、1 μ F、2.2 μ F 和2.2 μ F。

1、我的主要问题是关于适当估算必要的余量(即选择 VIN、OUT+和 OUT-)。 数据表提到了我可以估算具有最大负载电流和电荷泵输出电阻(RCP)的余量。 我可以轻松地从图中推断 RCP。 4但是、我似乎无法掌握如何估算/量化最大负载电流。 如何估算最大负载电流? 一旦我得到该值、我是否只使用欧姆定律来确定余量?

2.我的第二个问题是关于如何选择 C1的电容值、因为我目前只使用数据表中的规格来衡量引用的电气特性。 是否有可以用于选择 C1的公式

对于电力电子领域普通的此类问询、我们深表歉意。 我还没有接受过正规教育。

感谢您花时间阅读这篇文章、感谢您对 LM27762使用的任何见解或设计。

此致!

凸轮

e2e.ti.com/.../0753.lm27762.pdf

e2e.ti.com/.../Common-PSU-Inverter-App-Notes-from-TI.pdf

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    您好、Camille、

    感谢您访问 E2E 并关注我们的产品。

    LM27762产品网页的"设计工具与仿真"部分提供了 LM27762 PSpice 瞬态模型

    您可以使用该模型包在免费的 PSpice for TI 仿真器中对 LM27762的运行进行仿真

    回答您的问题:

    1.最大负载电流主要取决于 OPA928电路。 您可以使用 OPA928的 PSpice 模型首先对电路进行仿真、并从仿真中确定电流消耗。 随后您可以根据提及的 LM27762数据表图4中的 RCP 读数。 它可以理解为平均电阻(开关周期的平均电荷转移)。 但您还应该考虑图3中 LDO 的压降电压。 从第7.2节的功能方框图中、您可以看到正输出仅包含 LDO、而对于负输出、LDO 串联到电荷泵。 但是、您还可以了解图5和6中的余量要求。 我们假设一个最大值 10mA OPA928的电流消耗(如果只是一个)、那么您应该使用3.7V 输入电压处于省电状态。

    2.电容 C1的主要关注点在于其 ESR (等效串联电阻)。 电容器数据表中指定了该值。 您可以使用 LM27762数据表的公式2进行一些计算、但我想当您按照建议使用具有 X7R 或 X5R 温度特性的 SMD 多层陶瓷电容器时、您不需要过多担心。 我认为一般来说、您只需遵循数据表第8.2.1节表2中的应用示例即可。

    如有任何问题、请告诉我。

    此致、

    Andreas。

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    尊敬的 Andreas:

    感谢您发送编修。

    我将花一天的时间对 OPA928进行仿真、以便确定我的应用的负载电流消耗并估算余量。 我同意您的看法、即我不希望100 mA OPA928具有大电流消耗(>OPA928)、但我想复查一下以便确定。  

    关于 C1、表2中的应用示例未指定 C1的值。

    然而、我从您的解释中得到的信息是、我们希望让公式2中的 ROUT 尽可能低? 为此、我们希望 C1 "较大"且其相应的 ESR (以及 CP 电容器的 ESR)尽可能低。 是否有我应该追求的一般经验值规则?

    感谢您花时间阅读本文档并提供建议。

    此致!

    凸轮

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    另一项后续行动、

    我花了一天时间学习一些 PSCPICE、以测试和测量 OPA928的负载电流、并按照您的建议测试 LM27762。 OPA928的情况相对顺利、我进行了瞬态分析并测量了每个电源轨(V+和 V-)的电流。 除非我对下面的仿真结果有误解... 我预计 OPA928负载电流不超过275uA (静态电流)+/- 60nA。 后者是由于反相引脚上连接的电流源从高电平(60nA)切换到低电平(0nA)。  

    由于这对负载电流的需求非常低、所以我只能外推图中的 RCP。 4为200Ω。。。 从图中可以看出、 3在如此低的电流消耗下、似乎几乎没有 LDO 压降电压。

    我还尝试通过瞬态分析运行 LM27762来测试输出电压。 (尽管下面的电路中没有显示探头、但每个 OUT 节点上都放置了两个电压探头。) 但我在尝试运行仿真时不断收到收敛错误、我不确定如何解决此问题。 对于如何正确仿真 IC 的输出、您是否有任何见解? 我想使用瞬态分析来查看输出纹波、并摆动电容值以查看输出纹波如何变化。 我在下面插入了我的 PSPICE 文件。

    e2e.ti.com/.../LM27762_5F00_Test_2D00_PSpiceFiles.zip

    感谢您提供任何建议。 如果我在 PSPICE 方面的问题应在单独的论坛帖子中处理、请告知我。

    此致!

    凸轮  

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    尊敬的 Camille:

    感谢您的更新。

    在如此低的负载电流下、您不必太担心电荷泵内部电阻和 LDO 上的压降。

    很抱歉、在应用示例中没有关于 C1的建议。 数据表中的第8.2.2.5.3节为 C1提供了一些建议。 基本上、您可以使用默认 C1=1uF。 您还可以查看 LM27762EVM 的 BOM 以获得对电容器器件型号(也与 ESR 有关)的一些建议。

    对于 LM27762的 PSpice 仿真、我认为最简单的方法是使用 模型封装的现有 STARTUP_SIM 原理图 、并根据您的用例修改输入电压、EN 电压、FB 分压器以及添加负载电阻器。

    如果您需要任何帮助、请告诉我。

    此致、

    Andreas。

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    尊敬的 Andreas:

    感谢您的跟进。

    感谢您分享有关选择电容器的评估板文档、因为这在我制作自己的 BOM 时会受到很大影响。

    我遵循了您关于使用预先存在的 PSPICE 文件测试 LM27762的建议。 在玩转电路时、我注意到、当我将 EN-引脚更改为直流电压源而不是脉冲源时、它似乎会"中断"仿真(即 OUT-不会产生负电压)。 根据我对数据表的解释、尽管我可以使用直流电压源同时为 EN+和 EN-引脚供电。 我是不是在误解这里? 下面我附上了一些图像、显示了仿真结果。

    上面是 EN-保留为脉冲源时的情况。

    上述为 EN-连接到直流电压源时的情况。

    感谢您对此提供任何反馈。 我很高兴看到 LM27762仿真与 OPA928结合使用时、正如您所预测的那样、压降几乎没有。  

    谢谢!

    凸轮

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    您好、Camille、

    这些开关稳压器仿真模型需要从稳定状态(在大多数情况下为0V)进行一些初始化很常见。

    或者、可以将 EN+和 EN-连接到 VIN、并使用具有一定延迟的脉冲电压源为 VIN 供电。 它仍然像直流电压电源、但被接通。 实际上、在实际应用中、您还需要在某个时间点打开电源。

    总之、该行为是特定于仿真模型的、实际 IC 的启动通常绝对不重要。

    此致、

    Andreas。

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    尊敬的 Andreas:

    感谢确认 IC 的实际/物理 EN 引脚可以由直流电压供电、而不存在仿真模型中所需的延迟。 我想我已经拥有了推进项目所需的全部资源。   

    非常感谢您投入宝贵的时间给予耐心!

    此致!

    凸轮

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    您好、Camille、

    感谢您的反馈。 我很高兴能帮助你。

    然后、我将关闭该主题。

    此致、

    Andreas。