[参考译文] LM5149：在特定输入电压时输出电流切断

你好、Jackie、

请分享您已构建和测试的原理图。  谢谢你。

David。

David、您好！

下面是构建和测试的设计原理图。 。  有源 EMI 滤波器  部分未实现。

你好、Jackie、

请修改 r5=1.3k、c9=100nF、C10=2.2nF。  您必须考虑因直流偏置而导致的 COUT 降额。   

我希望这对您有所帮助、

David。

尊敬的 David：

很抱歉延迟了响应。 获取您建议的组件需要花费一段时间。  

遗憾的是、我仍然遇到同样的问题。 这种修改确实有助于稍微调整范围。 我能够在电流切断之前达到~28.5V。  

观察结果：

我开始注意到、电感器中有一个明显的可闻噪声。  我知道这是电感器线圈的振动导致的、但我认为值得注意。  

电感器为" IHLP6767GZER220M11 "来自 Vishay。  

不确定这是否有用、但下面两张图展示了高侧和低侧 MOSFET 上的开关。  

            高侧 MOSFET (BSC265N10LSFG)

              低侧 MOSFET (CSD19532Q5B)

如果您还想了解 PCB 布局、请告知我。

你好、Jackie、

您能否将测试后的更新原理图与迄今为止使用的输出电容分享。  谢谢。

David。

尊敬的 David：

原理图如下所示。

至于输出电容、使用 LM5149数据表中的公式15、COUT 必须大于或等于~86.16uF。  

我使用的输出电容器是" GRM32ER71A476KE15L "。 总输出电容为141uF。 查看电容器数据表、直流偏置曲线如下所示。

在5V 输出和40%损耗的情况下、输出电容为84.6uF、低于所需的 COUT 电容。 这可以解释我遇到的问题吗？

你好、Jackie、

请您能否在产品文件夹中填写计算器电子表格、并考虑 COUT 的直流偏置。  检查补偿组件并根据需要进行调整。  请分享您填写的电子表格、以便我核对、谢谢、

David。、

尊敬的 David：

请参阅随附的已填充电子表格。 我注意到输入电容(降额)低于所需的最小输入电容。  

e2e.ti.com/.../1651.LM5149_2D00_LM25149-Quickstart-Calculator_5F00_rev3.xlsm

你好、Jackie、

我看了原理图、假设上面张贴的原理图是准确的、我只注意到 FET 不是逻辑电平、这具有5V 栅极驱动电压、~4V 的米勒平坦区会留下很小的过驱来快速使 FET 导通。  我不认为这是您的问题根源、但 FET 选择不理想。  此外、根据 DS 示例、ISEN 反馈可能会受益于器件引脚上的 RC 滤波器。  50 Ω 和33pF。   

它可能与布局相关、您能否根据 DS 建议分享您的布局、确保功率级模式 FET 附近有输入电容器、用于电流感应反馈的差分布线、以及将模拟 GND 与电源接地以及靠近器件的器件组件分开。

David。

尊敬的 David：

我看到您对 MOSFET 的观点。 高侧 FET ( BSC265N10LSFG )是逻辑电平、而低侧 FET ( CSD19532Q5B )不是。 我将在下次修订时注意到这一点。 我还将说明 i_sen 反馈的 RC 滤波器。

关于布局、您是否要查看 Gerbers 或屏幕截图是否足够？

您好 Jackie、屏幕截图就足够了。  谢谢。

David。

尊敬的 David：

下面是 PCB 布局的非常一般的屏幕截图。 如果您需要特定领域的屏幕截图、请告诉我。  

     顶层(所有组件均置于此处)

                   Int Layer 1

                   INT 层2

                  底层

尊敬的 David：

我看到了所犯的错误。 在进行修订之前、我想问几个问题。

1.  由于 CSD19532Q5B MOSFET 不是逻辑电平、BSC070N10LS5ATMA1 MOSFET 是否可以很好地替代低侧 MOSFET？
2. 配置为 FPWM 模式而不是 PFM 模式会更好、因为平板充电器在满足某些条件时会变为轻负载？
3. 为什么在将输出端连接到5欧姆电阻器而不使用平板充电器时、电流电路能够正常工作？
   1. 正常工作意味着电路能够由12V-60VDC 输入供电运行、并且输出5V@1A 而不会切断。   

尊敬的 David：

下面是不同输入电压下的开关节点信号的屏幕截图。 我不知道开关信号@ 24V 和48V 是否稳定、因为我不知道预期的行为。 12V 输入信号就是我所期望的信号。 请告诉我。

                12V 输入电压

                24V 输入电压

               48V 输入电压

你好、Jackie、

看起来像是次谐波振荡。  看起来电感器斜率太大、内部斜率补偿不足以抑制。  尝试增加电感器值。  您是否确定输入的输出电流和 Rsense 正确？

谢谢。

David。

尊敬的 David：

如果您正在讨论以前提供的电子表格计算、那么是的、则输出电流和 Rsense 对应的条目是正确的。

本设计基于 TI Webench 电源设计器提供的电路。 所需的最大输出电流为3A、但标称输出电流范围为~1A-2A。 Rsense 值是从电源设计器得到的。  

你好、Jackie、

接下来将电感值增加到22uH、然后告诉我是否有所改善。  然后就会弄清楚原因。

David。

尊敬的 David：

对于21mOHM DCR、电流电感值为22uH。

尊敬的 David：

我非常感谢你迄今为止给我的所有帮助。  

我对快速入门计算器工作表中给出的一些计算结果有一些疑问。

按照将 Rsense 更改为12mR 并将 LBuck 更改为47uH 的建议、我注意到建议的电感值现在为22.32uH。 这意味着47uH 的 LBuck 值将不起作用、因为它将超过建议的电感值的2倍。 如果我将 Rsense 恢复到15mR、47uH 会没有问题。  

以下哪个选项是最好的？

备选案文1. ：更改为12mR 并选择不同的电感器值。 我想使用33uH、因为它可满足数据表中规定的36%时的电感器纹波电流范围30%-50%。  

e2e.ti.com/.../LM5149_2D00_LM25149-Quickstart-Calculator_5F00_Option1.xlsm

选项2：  保留15mR 并保留47uH 电感值。 我注意到、如果选择此选项、电感器纹波电流将为26%、刚刚处于该范围之内。

e2e.ti.com/.../LM5149_2D00_LM25149-Quickstart-Calculator_5F00_Option2.xlsm

对于 TEE、是否应该遵循计算得出的补偿元件值、或者是否还应该考虑电容器降额？

尊敬的 David：

已创建电路板的新版本。 与之前的版本相比、设计有一些更改。 要列出更改：

1.将电感值从22uH 增加到47uH

2.再增加一个输入和输出电容

3.调整了电容直流偏置的外部补偿值

4.向 PFMSYNC 和 VCCX 添加了选项跳线  

5.添加 FB 电阻分压器以进行微调或改变输出电压。  

6.将低侧 MOSFET 更改为 BSC070N10LS5ATMA1

7.分离了 PGND 和 AGND 平面

8.在使用开尔文连接的电流检测中添加了 RC 滤波器

电流检测走线和 HS/SW 走线的差分布线。  

10.将所需无源器件靠近 LM5149放置、并将输入电容器连接到 HS/LS MOSFET。 (注意：大多数无源器件是0805和1206)

我想知道是否可以请您提供有关设计选择和电路板布线的反馈。 下面是原理图和电路板层。  

               顶层

              int 层1

              int 层2

            底层

谢谢！

Jackie Huynh

这是顶层的放大视图

尊敬的 David：  

感谢您的反馈。 我真的很感激。 根据您的反馈、对设计进行了更改。 下面的屏幕截图中显示了这些更改、并带有一些标签、以便您更清晰地理解这些更改。 请注意、有2个内部实心接地层层、将不会实现 AEF。

如果还有任何需要添加或修改的内容、请告诉我。  

                   顶层

                 底层

谢谢！

Jackie Huynh

尊敬的 David：

是的、CIN 的 GND 连接中将使用多个过孔。 请参阅下面的屏幕截图。

           CIN GND 过孔

是的、有一个固态接地覆铜用于连接回 AGND 的无源器件。 请参阅下面的屏幕截图。 突出显示部分是直接接回到 AGND 引脚的实心接地覆铜。 通过网络连接将 AGND 连接到 EP。   

             AGND 固态接地覆铜

 GND 覆铜至 AGND 引脚

太棒了！ 非常感谢您的帮助！ 该设计将送交制造和组装。 我会让你知道它是怎么做的。