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[参考译文] TPS62136:当数据表选项允许存在–2.0V 瞬态负尖峰时、TPS62136 的 SW 节点上仿真的–2.7V 条件有多糟糕? 我应该会遇到任何问题吗?

Guru**** 2979400 points

Other Parts Discussed in Thread: TPS62136

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/tools/simulation-hardware-system-design-tools-group/sim-hw-system-design/f/simulation-hardware-system-design-tools-forum/1655149/tps62136-how-bad-are-simulated--2-7v-on-the-sw-node-of-an-tps62136-when-the-datasheet-oly-allows-for--2-0v-transient-negative-spikes-should-i-expect-any-problem

器件型号: TPS62136

我将基于 TPS62136 设计降压转换器。 初始设计基于 Webench 设计。 但是、由于第一个设计失败、我在初级侧添加了一些保护二极管 (TVS)、一个额外的 68µF 钽电容器(除了两个 10µF MLCC)、并添加了对电源和负载的正确仿真。

运行仿真时、可以看到在数据表第 3 节中、IC 死区时间内 SW 节点上的电压降至–2.7V 7.1 在开关时仅允许–2.0V 瞬态小于 10ns。 我应该担心吗? 我该如何处理这种情况?

原理图:

Bildschirmfoto_20260614_183305.png

电源(不是设计的一部分,而是仿真的一部分):

Bildschirmfoto_20260614_183335.png

电源使用 13.5V 和 3m 内部电阻以及具有 1.011uH 寄生电感、210pF 寄生电容和 16.4m 串联电阻的电源线来模拟 LiFePO4 电池。

负载:

Bildschirmfoto_20260614_183354.png

负载是一个 LED 条、每个 LED 的正向电流/电压为 40mA @ 2.75V。 左下角展示了降压转换器次级侧与 LED 条带之间的电力线模型。

仿真:

Bildschirmfoto_20260614_183152.png

Bildschirmfoto_20260614_183233.png

问题 1: 仿真表明、SW 节点振荡在–2.7V 和 13.5V(输入电压)之间。 我是否应该关注–2.7V? 是刚刚好还是我应该做些改变?

问题 2: 仿真还表明输入电压在 12.8V 和 14.4V 之间波动。 这是否可以接受? 我应该更改输入电容器吗?

简而言之、布局如下:

Bildschirmfoto_20260614_185323.png

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    您好、Matthias、

    我们将检查此问题并返回给您。

    此致、

    Vidhi

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    有新消息吗?

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    您好、Matthias、

    您可以尝试以下操作并进行检查:

    • 要隔离这些电压振荡是由电池线路参数还是降压转换器配置引起、请运行临时测试仿真。 使用设置为固定 13.5V 的干净理想直流电压源替换整个电池和电缆模型(1.011µH 电感器,电容器和电阻器)。
    • 按照以下建议更改 12V 输出的 13.7kΩ/ 845Ω 对、以便降低高频开关环路旁边的噪声敏感性。

                   

    • 在输入侧放置一个与 10uF 电容器并联的 100nF 去耦电容器。
    • 此外、建议在 PGND 与 SW 之间使用外部快速肖特基二极管。

    您能否分享布局的分层快照、最好了解元件的放置和连接? 此外、请分享所用元件的 BOM?

    此致、

    Vidhi

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    尊敬的 Vidshi:

    我尝试了你的建议。

    1. 用干净、理想的直流电压源替换电缆/电池: 无影响。
      但是、也将整个负载(电缆模型+ LED 负载)替换为理想的电阻负载。 这有一定的影响、负电压仅降至–2.4V、而不是–2.7V、但仍低于允许的–2.0V。
    2. 更换分压器: 无影响。
    3. 额外的 100nF 去耦电容: 无效。
    4. 添加肖特基: 我添加了 Vishay V8PAL45。 这产生了积极的效果。 但是、我看到–11A 和 2A 之间的电流流经肖特基二极管。 我该担心吗?  V8PAL45 是合理的选择吗?

    采用附加肖特基 Vishay V8PAL45 的新原理图。

    仿真:

    仿真的放大细节:

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    您好、Matthias、  

    D3 在这里的用途是什么、您能将其删除吗? 此外、您是否可以除了这些波形之外、还在这里增加电感器电流?

    此致、

    Vidhi

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    D3 的目的是防止在关断期间输出端发生潜在的过压事件和反向电流流经 IC。 数据表要求 V (SW)、V (VOS)< V (IN)+0.3V。 D3 是具有低正向电压 (Vf = 0.310mV) 的肖特基器件。 这将重新编写 Analog Devices 应用手册 2582 中的设计指南#1。

    总之、为了仿真目的、我移除了 D3、但没有任何变化。 即使没有 D3、SW 仍会降至–2.7V。

    这是仿真电压波形。 绿色表示 Vic(在您的术语中为 Vin)、棕色表示 Vout(缓慢上升)、粉色表示 SW 的电压。 显然有一个低至–2.7V 的尖峰。

    响应您的请求。 这是在 同一时间范围内流经电感器的电流(绿色)。 (请注意,这是一个 1m Ω 电阻器 R503、与电感器串联。 在从仿真中移除 D3 后、流经 R503 的电流与通过 L1 的电流相同。

    电流在 0A 至大约 2.35A 之间振荡。

    下图以单个图的形式显示了单个开关事件的电压和电流。

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    您好、Matthias、

    我查看并提供反馈。