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[参考译文] TPS40061:反向馈送电流时的奇数行为

Guru**** 2496825 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS40061, TPS40060EVM, LM5146, TPS40060

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/1461853/tps40061-odd-behavior-when-feeding-current-backwards

器件型号:TPS40061
主题中讨论的其他器件: TPS40060EVMLM5146TPS40060

工具与软件:

大家好、

我们有一个采用 TPS40061的设计、它可以使用反馈处的开关电阻器调制电压。 我们正在对其进行更改、从而在降低设置电压时反馈更多电流、我们目前的设计面临巨大问题。

首先、我们认为这是动态行为、这是由于设置的电压阶跃和补偿器设计不正确、但有了足够设计合理的补偿器、我们设法使问题在稳态条件下出现、无需切换任何内容、因此补偿器反应就不存在问题。 我们将设置归结为安装了 TPS40061的修改后的 TPS40060EVM、我们的设计中使用的输出电容和电感器的值与输出端的电流源相同、后者将电流反馈回输入端。 由于我们的电压源不是双向的、大电阻器会获取该电流。

这是原理图。 我还为接下来的图中的信号标记了颜色:

 

问题在于、两个 MOSFET 有时会在特定的电压范围内关断、这是在特定的反向电流下开始的。 我假设底部 MOSFET 本来应该打开、但在这些情况下、栅极没有任何电压。 顶部 MOSFET 有时显示流过体二极管的电流、有时还会钳制容性电压、我假定此电压会在电感和 FET 之间振铃。 这种结果有时还会使调节振荡并且非常容易受到动态变化(改变电流或输入电压)的影响、有时甚至会完全关闭。 我们怀疑有无文档记载的保护功能、尤其是在控制器在高反向电流和电压跳跃下完全关断时。

在电流为42V 时、这是正常行为、该电流始终会导致通过电感器的负电流。 黄色并不有趣、我忘了关闭该通道。 绿色是输出电压、这也不是很重要。 蓝色是开关节点电压、红色是500mA 处的电感器电流。

在42.5V 和700mA 电流时、此模式每隔第二个低侧开关周期替换为正 MOSFET 来钳制电压。 这会使开关频率减半。

在500mA 和相同电压下、在 PMOS 钳制电压一段时间后、会出现振铃、底部 MOSFET 甚至有时会亮起。

增加电压或电流可能会导致更多混乱、就像这样。

如果输入电压为48V 或更高并且高于200mA 的电流处于开启状态、它将完全关断。 它还将以这种方式做出反应、如果输入电压处于可能的最低值(大约40V)、将添加1A 的电流(在这种情况下效果良好)、并且输入电压缓慢上升至大约45V。 具有较低的电压阈值。 如果输入电压再次降低、稳压器可能会恢复、但存在明显的迟滞。

那么、问题可能是什么呢? 是否存在某种无文档记载的保护功能? 一些寄生效应、可以将其滤除? 我甚至不能想到两个 MOSFET 都关断的充分原因、因为只有欠压锁定和过流保护功能才能做到这一点。 它不能提供过流保护、因为它仅在顶部 MOSFET 导通时处于活动状态。 所有其他电压看起来没有问题。

我将非常感谢任何指针,并将很高兴采取额外的测量和更新这里,如果你需要任何。

  • 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。

    尊敬的 Dennis:

    感谢您对您的问题进行详细总结。 在我们深入研究原理图和潜在问题之前、您能否使用 EVM 进行 ABA 交换? 如果这是 IC 问题或原理图问题、这将帮助我们缩小范围。

    获得这些结果后、请随时在此处留言、我们可以继续进行调试。

    谢谢!

    Joshua Austria.

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    遗憾的是、仅更换 IC 未显示任何行为差异。

    但我确实注意到、如果电感器电流在下开关开通之前达到正电流、控制器在整个电压范围内都能正常工作。 只有在电流仍然为负时、才会在特定电压后开始出现这种情况。 由于纹波电流在输入电压较高时稍高、因此我甚至可以从较高的电压开始、设置一个会导致最大电感器电流略高于零的电流、控制器将在缓慢降低电压时开始出现故障。

    我们也开始使用 LM5146EVM、它看起来比以前小很多。 它很容易实现 TPS40061的预期功能、并具有 NMOS 高侧开关以启动。

    您(TI 员工)可能希望尝试复制此设置、看看您是否能弄清楚正在发生什么。 比较简单的方法是、去除电感器的焊料、清除输出端的焊料、用 Capton 胶带将其粘在胶带上、再焊接到另一侧、然后在电感器和输出端之间添加一根导线、这样就可以测量电感器的电流。 然后、您可以查看反向电流源是否确实将电感器电流推向零安培以下。 您可能还需要修改反馈以达到35V 的输出电压、但除此之外、我认为重现此问题只需这些即可。

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    尊敬的 Dennis:

    ABA 交换是否使用未修改的 EVM 完成? 我想检查默认 EVM 的行为是否与相同的 IC 相同、以检查这是否是应用程序或 IC 的问题。 如果这是应用问题或 IC 问题、更换 IC 并不是证明的一种方法、而是将原来的 IC 移到新的 EVM 上并在该 EVM 上执行测试、这就证明原理图可能需要进行一些修改。  

    谢谢!

    Joshua Austria.

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    尊敬的 Dennis:

    由于已经有一段时间了、我现在必须关闭该主题。 如果出现其他问题、请随时重新打开此主题。

    谢谢!

    Joshua Austria.

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    你好、Joshua:

    我的意思是、从技术上讲、这还没有解决、但我们转向了 LM5146、不再需要进行故障排除。 我非常有信心、您可以通过安装开箱即用的 TPS40060 EVM 和 TPS40061来重现此行为、从而反向馈送电流超过纹波电流的一半并缓慢增加输入电压。 我们在采用 TPS40061的较旧设计上观察到了这种行为、但它不受这种奇怪的影响、因为它在正常运行时绝不会向后馈送大量电流。

    我觉得这是 TPS40060在特定输入电压后剩下的二极管仿真模式部分内容、不过底部 MOSFET 是否应该在存在负电感电流的情况下导通。

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    尊敬的 Dennis:

    我懂了。  由于您不想再对此设备进行故障诊断、我将关闭此主题。

    我希望您对 LM5146的评估能够顺利进行。 如果您需要有关该器件的建议、请随时在该器件上发布新主题。

    谢谢!

    Joshua Austria.