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[参考译文] LMR38010:PWM、PFM 和强制 PWM 模式标准

Guru**** 2385100 points
Other Parts Discussed in Thread: LMR38010
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/1471961/lmr38010-pwm-pfm-and-forced-pwm-modes-criteria

器件型号:LMR38010

工具与软件:

您好!  

  作为电路板电源设计的一部分、我使用 LMR38010降压转换器从48V 生成12V 电压。 我想了解转换到 PFM 和强制 PWM 的情况是在 PWM 正常运行模式下发生的。 我看到过数据表/应用手册、但不是很清楚。 下面我有几个基本问题:  

1.不同模式之间的转换将在何时准确发生?
2.如果我需要改变上面的转换点,比如我选择不同的电流值,我应该在降压转换器的设计(电感、电容、开关频率等)中做些什么?
3.有时当我降低电感值的时候,也就是 DCM 或者我必须说 PFM 操作 发生在电流值比电感值越高的时候。 这怎么可能?  
4.请推荐以上的临界情况。 我需要我的转换器在至少0.15-0.2A 的负载电流条件下以 CCM 模式运行。  

请稍后回复。  

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    您好!

    PFM 运行和强制 PWM (FPWM)运行是处理轻负载运行的两种不同方式。 这取决于您获取的器件型号、可订购器件型号中带有字母 F 是 FPWM 型号。 非 FPWM 型号在轻负载时从 PWM 转换为 PFM。

    1.在非 FPWM 型号中、进入 DCM 后以及一旦峰值电流低于 电气特性表中给出的 IPEAK-MIN、就会发生从 PWM 到 PFM 的转换。

    2.可以通过改变电感值和频率将过渡点改为 DCM。 电感器和频率越高、电感器峰峰值电流越小、因此转换将在负载电流越低时发生。

    3、这与预期相反。 您能否在相同负载电流下测量两种情况下的纹波并查看其是否符合预期(电感较低时较高)?

    4.采用非 FPWM 型号的 CCM 运行在0.2A 时将很困难、需要一个大电感器。 我建议采用 FPWM 版本的器件、即使在轻负载下也能在 CCM 下运行。

    此致、

    Niranjan

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    嗨、Niranjan、  


    感谢您的答复。  

    我使用的器件是  LMR38010SDDAR。 它支持什么模式-我想 PFM?

     关于0.25A 的电感峰值电流限制、您能否详细说明这到底是什么? IC 如何知道转换器何时进入 DCM? 是通过 检查电感器瞬时电流(我猜是从 HS 和 LS 电流感应产生的、如果我错了、请纠正)是否低于某个值还是触及零来实现的吗? IPEAK-MIN 与这种模式转换有何关系?  

    此外、在 PFM 模式下、开关的接通和关断依据是什么? 输出电压?  

    我将对不同的电感器值进行分析并回到这一点。 但是、我期待您对 CCM-DCM/DCM/ PFM 过渡以及 PFM 的支持。  

    谢谢。  

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    您好!

    是的、该器件为非 FPWM (轻负载下采用 PFM 模式)。

    可以、模式转换通过检查电流检测来实现。 在进入 DCM 后、如果不断降低负载、开关会在一段时间内以相同的频率(PWM)继续开关、直到峰值电流低于 Ipeak-min 发生这种情况后、器件将进入 PFM 模式。  

    在 PFM 模式中、开关接通由基于输出电压的反馈环路控制、而关断由电感器电流达到 Ipeak-min 所需的时间控制 因此、脉冲宽度取决于电流达到 Ipeak-min 所需的时间、而频率经过调制以调节输出电压。

    此致、

    Niranjan

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    好的。  

    下面是 SW 引脚与 GND (LS 开关的 VDS)之间采集的波形。 这是否意味着 DCM? 我能否确认一旦开关波纹开始变得像这样、就会是 DCM?

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    是的、SW 节点中处于中间电平的振铃表示 DCM 运行。

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    感谢您的澄清。 我看到我们得到越来越多的这样的振铃、并且随着我们降低负载电流、钳位到一些较低/负电压电平(如下图所示)。 请说明可能导致该问题的原因以及 IC 限制的内容。 可以在不同的电感值和开关频率下观察到这种行为。  

    ...

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    您好!

    我没有完全明白 IC 限制的含义。 这是低负载电流下的预期行为(DCM)。 在该器件(非 FPWM 型号)中、为低侧 FET 开启了二极管仿真、这可防止电流反向流动并导致器件进入 DCM。

    如果您使用该器件的 FPWM 型号、则允许负电流流经低侧 FET、即使在轻负载下也能保持 CCM。 这样就不会出现这种振铃。

    此致、

    Niranjan

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    您能不能告诉我这种振铃的原因是什么以及在这种振铃中出现的电流或电压的流动? 这适用于48V 输入12V 降压转换器、输出电流最大为0.5A、电感器为10uH、但我们可能会进一步增加、以便在工作范围内实现 CCM。 在某些情况下、这看起来好像上部器件正在切换。 请对此进行确认。 我想、我们现在陷入了这种困惑。  

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    SW 节点变为高电平(达到 VIN 电压)的波形部分是高侧开关导通时。 在此期间、电感器电流会增加并达到峰值。 一旦高侧开关关断、低侧开关导通、电感器电流开始减小。 这时、您会看到低电平(此时只会出现低侧开关上的小压降)。 但是、随着电感器电流进一步减小并达到零、低侧开关会停止导通(由于非 FPWM 型号具有二极管仿真功能)、以防止电流沿相反方向流动。

    因此、SW 节点在此期间有效地悬空、直到高侧开关再次导通。 这时会看到由 SW 节点处的电感器与寄生电容振铃引起的振铃。

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    非常感谢您的确认。 我认为、这种振铃的频率是由开关和电感器寄生电容的电感器和寄生 Cds 有效并联引起的、而且这也有并联的二极管可以钳制在特定电压。  

    我想知道的最后两点是:  

    1.在关闭期间以及下一个开关周期开始之前、HS 开关是否有可能在内部自行打开?
    2.您能建议我们是否需要放置一个缓冲电路 来抑制这种情况吗? 我们需要尽可能减少修改。 我们需要尽可能减少元件。  

     目前我们使用的电感器为33uH 或47uH、并且不面向 DCM。 但是、我们希望电路的电感值较低。  

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    1.不,它是由设定的频率控制的。

    可以在 SW 节点使用 RC 缓冲器来减少振铃、但无法完全消除。

    为避免 DCM 并进而避免这种振铃、要么必须像现在那样使用更大的电感器、要么必须使用 FPWM 版本的器件。