[参考译文] TPS40210：升压-负载时、MOSFET 中的损耗很高

您好、I R：

感谢您使用 e2e 论坛并分享原理图和布局。
对它们布局有一些可能与不良性能相关的注释：

-您使用的是散热垫。 这可以简化焊接、但对系统性能、尤其是功率级、因为它会为主电流路径造成瓶颈。 建议避免散热焊盘。
- 分流电阻可以放置在更靠近 MOSFET 的位置
-输入回路通过接地的返回路径似乎相当长,甚至可能直接运行在 IC 下面。 (VIN 电容器->电感器-> MOSFET -> 分流-> VIN 电容 )
输出环路看起来正常

您还可以考虑添加更多的输出电容、以减少耦合到输出电压中的开关噪声。

如果您有其他问题、敬请告知。
此致、
Niklas

输出电压非常干净、且在150V 时高达55mA 时保持稳定(我现在无法进行更多测试、MOSFET 会非常热)

电流感应电阻器距离一个 MOSFET ~2mm、距离第二个 MOSFET 12mm、但我的第一个测试仅使用第一个 MOSFET
我在电感器上没有看到开关噪声、在电流检测上只有奇怪的噪声

你能画什么返回路径 yop 的意思

我可能提出的问题是输出电压非常稳定、但 MOSFET 损耗非常高、我不知道原因、

这是具有4.5A 饱和电流的电感器： https://www.lcsc.com/product-detail/Power-Inductors_SHOU-HAN-CYA1265-100UH_C19268674.html

MOSFET 400V 0.8 Ω：
https://www.aosmd.com/products/mosfets/medium-voltage-mosfets-40v-400v/aod9n40
是 US1M https://www.vishay.com/docs/88768/us1_test_dcicons.pdf

MOSFET 和二极管是否不能快速实现？

好的、我尝试使用 Lowe 频率、现在它是108-109KHz

负载在150V 时为46ma、6、9W、消耗12v 0.75A、9W、效率76%

采用20V@108KHz 输入-效率81%...

您好、I R：

感谢您的反馈。
使用传感电阻器上的散热焊盘和2mm 布线、您可以在系统中添加电感寄生效应。
我尚不确定这是否是 MOSFET 显著升温的根本原因、但这对于系统而言并不理想。

我在原理图上用黑线标记了输入环路。 (虚线表示其他层上的 GND 路径)

您能告诉我您的输入电压范围、输出电压和最大负载电流参数吗？
根据此数据、更容易检查电感器/MOSFET/二极管是否适用。

此致、
Niklas

VIN 现在为12v、但我可以使用笔记本电脑的电源、电压为19.5v。

负载应为150V/50-100mA、通常为80mA

现在我不知道如何在2侧 PCB 上进行正确的布线...数据表中的示例是针对4层 PCB：(
我会尝试的。
但正如你写的-我认为也是更重要的稳定性,而不是热损失..

两个 MOSFET 仅适用于这些情况、如果其中一个 MOSFET 的 Rdson 过高、那么在 SMD 情况中不会有太多具有300-400V 和低 Rdson 的昂贵 MOSFET。

您好、I R：

感谢您的快速回复。
我看到这些输入-输出规格还有另一个主要问题。
输入电压范围、因此具有非常高的升压因数。
在空载运行时、由于运行在 DCM 模式下、并且占空比更小、因此这仍然是可能的。
在增加负载时、占空比在进入 CCM 运行模式时增加到~ 92%。
这也可能与系统随着负载增加而发生故障的原因有关。
我们通常建议最大升压系数为输入电压的7倍或8倍。

更安全的解决方案是反激式拓扑、它可由于不同的绕组比而实现更高的升压比。

此致、
Niklas

它存在很多项目引导从12到180-220V 不同的 nixie 项目,像这个大的一:

https://neonkev.com/2019/10/15/success-201-boost-at-40-watts-without-a-transformer/

但我想放大我的小快我脏:)和我仍然不工作从19.5v 太
我不知道缺频有什么问题、300kHz 和200V 输出可能需要 SiC 肖特基二极管
看起来上升太慢,超过50-75nc ...像超快速二极管 TRR :(

现在电感器为200uH、110JHz、它在12.5W 输出功率下工作、但效率仍然很低、消耗近18W、也仅70%
其中两个 MOSFET 并联、每个0.8 Ω

您好、I R：

感谢您参考其他项目。 我不知道这一点。

如果主要功率损耗仍然来自 MOSFET、则更改肖特基二极管可能无法解决低效率问题。
您能否对开关节点信号进行波形测量？
因此、您只能共享驱动器和电流感应信号。

谢谢、此致、
Niklas

现在只有一个 MOSFET 9N40、在漏极-电感-二极管点、我可以获得20nc 的上升时间和5nc 的下降时间

但效率仍然很差、IT MOSFET 很冷、我拥有82-84%的温度、但如果温度更高、效率会下降到74-70%


但我已经重新设计了所有接地连接,正如你所描述的尽可能短,将 MOSFET 替换为 STD33N60M2 600V / 0.125欧姆,并订购新的 PCB ..

将看到它将如何工作...

您好、I R：

看一下这些波形、有一条额外的注意事项、我 到目前为止尚未评论。
SW 的上升时间大约需要~40ns。 此时 MOSFET 栅极正在闭合。 下降时间仅需~5ns。
较长的上升时间可能会增加损耗、因此常见设计通过在栅源极之间添加10k Ω 电阻器或在栅极电阻器上并联一个二极管来加快 SW 的上升时间。

这会导致 EMI 性能下降、但可能会提高效率。

此致、
Niklas

感谢你的帮助
我返工了电路板

现在是地面从两侧尽可能短,我希望...

我将 MOSFET 更改为 stb33n60m2 https://www.mouser.de/datasheet/2/389/stb33n60m2-1850311.pdf
600V、仅0.1欧姆、但更重的栅极

将频率降至100KHz。。。
电感器为2x100uH 4.5A

现在稳定性降低了、同样的效率仅75-80%...

此外、它不会再开始、只需生成脉冲和重新启动的 BURs 即可

我再也不知道、每件事都进行检查、要好于 TPS4021x_TPS40lsx.xlsx 中的数据 Boost_Quickstart_Calculator

您好、I R：

很抱歉听到效率和稳定性方面的问题没有改善。
突发开关也可能是常规的轻负载行为。 如果最短导通时间过低、器件将突发切换、然后停止更长时间。 但只有在已达到输出目标电压时才会发生这种情况。

根据产品说明书、该器件的最小开关频率为35kHz。
您是否考虑过甚至低于100kHz 以减少开关损耗？

此致、
Niklas