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[参考译文] WEBENCH®︎工具/LM5122:从 LM5122 48V 升压获得更多功率

Guru**** 2008950 points
Other Parts Discussed in Thread: LM5122, LM5170
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https://e2e.ti.com/support/tools/simulation-hardware-system-design-tools-group/sim-hw-system-design/f/simulation-hardware-system-design-tools-forum/856745/webench-tools-lm5122-obtaining-more-power-from-lm5122-48v-boost

器件型号:LM5122
主题中讨论的其他器件: LM5170

工具/软件:WEBENCHRegistered设计工具

希望使用 LM5122mH/NOPB 设计12V - 48V 升压转换器。 电流最大值需要为20A、但我从 Webench 得到的误差表明电流超出限值。 在仿真中是否有办法解决此问题、以便我获得所需的设计? 我指定了20V 至30V 的输入电压范围。 我计划使用此升压转换器运行两个350W 电机。 谢谢。

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    尊敬的 Amar:

    感谢您的报告、我们能够复制并解决该问题。 我们会随时向您发布相关的会议记录。

    此致、

    Vishwanath

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    尊敬的 Amar:

    这是高电流设计。 单个 FET 解决方案可能不足以满足这些输入/输出条件。 我们正在努力实现并联 FET 和理想的 FET 解决方案。 这些更改可能需要至12月中旬才能在 TI.com 上发布

    Rergards、

    Vishwanath

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    我在第一个问题中犯了一个错误。 对于48V 升压转换器、输入电压为20V - 30V、输出电压为48V、电流为20A

    对于24V 升压转换器、输入电压为10V - 20V、输出电压为24V、电流为40A。

    我真诚地道歉。

    谢谢

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    尊敬的 Amar:

    我们仍在进行这方面的工作。

    此致、

    Vishwanath

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    尊敬的 Amar:

    感谢您的耐心等待。 启用 LM5122的理想和并联 FET 支持后、我们将通知您。

    此致、

    Harish

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    没问题。 `m Webench 中是否提供了完整的电路板布局和物料清单、因为这正是我想要的。 我是否能够在2015年12月之前访问? 我很快就需要这个。

    此外、电路板将有多少层?

    谢谢

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    尊敬的 Amar:

    我们致力于为 LM5122提供针对高输出功率/负载的 WEBENCH 设计支持。

    请注意、在 WEBENCH 找不到合适的并联 FET 的情况下、我们最终可能会获得理想/定制 FET。

    以下是您的条件的当前状态

    1. VIN=20V - 30V,VOUT=48V,20A

    我们能够为此设计获得并联 FET。 此外、由于 WEBENCH 数据库中不存在额定电流较高的电感器、因此电感器会生成定制组件。

    2. VIN=10V - 20V、40A 时 VOUT=24V

    目前、WEBENCH 中的器件最大 Iout 限制为35A。 因此、我们将与产品专家一起检查是否可以提高此限制。

    即使我们启用高输出电流设计、我们也很可能最终为此设计提供理想的 FET。  电感器也会产生定制组件  

    关于 PCB/电路板、目前 WEBENCH 基础设施不支持理想/并行 FET。

    我们所做的任何更改将在2019年12月20日之前在 TI.com 上提供。 如有任何疑问、敬请告知。

    谢谢、此致、

    Harish

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    对于24V 升压转换器、如果能够将电路板设计导出到 Altium、则最大输出电流为35A 是可以的。  

    如果电感器是定制电感器、它是否可以替换为穿孔封装、我可以在其中安装自己的定制电感器?

    感谢您的更新、

    此致、

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    尊敬的 Amar:

    对于定制电感器和理想 FET、您可以从 WEBENCH 下载 Altium 文件并使用本地库中的电感器。

    谢谢、此致、

    Harish

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    尊敬的 Amar:

    我们已为该器件启用了理想的 FET、下周末 TI.com 将提供相关更改。

    谢谢、此致、

    Praveen  

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    尊敬的 Amar:

    现在、您应该能够在适用于 LM5122的 WEBENCH 上创建符合以下条件的设计。

    1. VIN=20V - 30V,VOUT=48V,20A

    2. VIN=10V - 20V、35A 时 VOUT=24V

    如果您需要任何帮助、敬请告知我们。

    谢谢、此致、

    Harish

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    我很难找到合适的高电流电感器。 我是否可以使用它?  https://www.mouser.com/ProductDetail/Vishay-Dale/IHXL2000VZEB2R2M5A?qs=AQlKX63v8RvThbc%252BB5a6jw%3D%3D

    它是一个2.2uH 的电感器、不像额定的1uH 电感器。

    如果我可以使用它、您是否可以让我选择该电感器作为替代器件?

    非常感谢您的帮助

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    尊敬的 Amar:

    WEBENCH 通常为每个 BOM 组件提供建议的范围。 您可以通过单击 WEBENCH 原理图中的特定 BOM 并单击"Choose Alternate (选择替代)"按钮来检查建议的范围。 请按照下图中提到的步骤验证电感器的建议范围。

    您可以使用"编辑"选项来编辑"建议的限制"。 但是、WEBENCH 数据库没有 IHXL2000VZEB2R2M5A 电感器、因此您将无法选择该电感器。

    根据 WEBENCH 建议的范围、仍可使用2.2uH 电感器。  IHXL2000VZEB2R2M5A 电感器违反的唯一规格是 IDC (A)额定值。

    IHXL2000VZEB2R2M5A 的 IDC 额定值为125A、而 WEBENCH 建议的最小值为138A。 但是、由于 WEBENCH 为更可靠的设计增加了一定的裕度、因此对于[Vin=10V - 20V、Vout=24V、35A]条件、125A 额定电感器应该可以正常工作。

    在继续进行应用设计之前、我们强烈建议您验证电路板上的结果。

    谢谢、此致、

    Harish

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    好的。 通过板载验证结果、您意味着什么? 试验电路板?

    此致、

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    尊敬的 Amar:

    我打算在您为您的应用最终确定/开始大规模生产之前在一个 PCB 板上进行测试。

    谢谢、此致、

    Harish

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    当然。

    这些电阻器在电路板布局中有什么作用? 我是否可以将这些焊盘短路、因为它们未出现在原理图中?

    我还注意到了这些过孔、我认为我可以取出这些过孔并将走线直接连接到感应电阻器。

    谢谢

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    尊敬的 Amar:

    请按照下图中所述的步骤分享您的设计,以帮助您更好地完成设计。

    谢谢、此致、

    Harish

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    webench.ti.com/.../SDP.cgi

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    我发送了链接。 您是否还可以检查21个输出电容(120uF)是否正确? 我计划使用3个1000uF 电容器、而不是21个电容。

    谢谢

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    尊敬的 Amar:

    目前、WEBENCH 原理图中不存在电阻 Rcsfn 和 Rcsfp。 我们将相应地更新 PCB 板。 由于 CSn 和 CSP 是高阻抗和噪声敏感信号、建议使用 Vias 将这些走线连接到 Rsense 电阻器、而不是连接到顶层多边形。

    WEBENCH 数据库中满足上述条件的 VDC、IRMS 和 ESR 要求的电容器数量有限、因此在 WEBENCH 原理图中并联添加了21个输出电容器(120uF*21)。

    谢谢、此致、
    Praveen  

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    尊敬的 Amar:

    我们将更新 PCB 板。 一旦修复程序可用、我们将通知您 on.ti.com。  

    谢谢、此致、

    Praveen

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    好的、请尽快通知我。 电阻 Rcsfn 和 Rcsfp 的值是多少? 请向我发送链接

    谢谢

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    尊敬的 Amar:

    WEBENCH 原理图中没有 Rcsfn 和 Rcsfp 电阻器。 我们将从 PCB 板上移除相同的器件。

    谢谢、此致、
    Praveen  

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    好的、我自己已经取下了焊盘。

    为使每个 MOSFET 导通、对其施加了什么 Vgs 电压? 我正在寻找高功率 MOSFET、需要确保选择正确的具有正确 Vgs 的 MOSFET。

    我`s 查看 WEBENCH 电源设计器中电感器的替代 MOSFET Δ I 规格。

    该 MOSFET 是否适合使用 IRFB4115PBF? 你有什么建议吗?

    此外、您是否有办法在 webench 中启用效率计算? 我需要选择合适的开关频率。

    谢谢

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    我将开关频率更改为172.084、因为它符合我的电感值、但 Cvcc 电容器是定制的。 我需要帮助选择自定义值。

    此外、是否需要 Coutx (44uF)? 很抱歉问这么多问题

    谢谢!

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    尊敬的 Amar:

    施加到高 MOSFET 和低 MOSFET 的栅源电压等于 VCC 电压(7.6V)。 WEBENCH 找不到适合这种情况的 FET、因此在 WEBENCH 上选择了理想的 FET。 WEBENCH  上未显示效率计算和替代 MOSFET 列表、以实现理想 FET。 IRFB4115PBF FET 具有更高的功率耗散、在这种情况下它违反了 FET 的最高结温。  

    请选择47uF、16V Cvcc 电容器。 推荐的 Coutx 范围为40uF-50uF 34V。

    谢谢 、此致、
    Praveen  

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    您好!  

    我们已经尝试了设计为172.084kHz 的24V 升压电路、它将输出电压设置为24V、并且未连接任何负载。 然而、在连接电阻负载时、电压会下降至17V 左右。 这样做的原因可能是什么? 我们需要检查哪些组件?

    谢谢、

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    尊敬的 Amar:

    请告知我们有关您的输入/输出条件和原理图的更多详细信息、或请根据您的条件创建 WEBENCH 设计并与我们分享、如下所示。 这将有助于我们了解和调试该问题。

    谢谢、此致、
    Praveen

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    这是链接

    webench.ti.com/.../SDP.cgi

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    我将并联两个3.3uH 电感器、电感是否过低?

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    尊敬的 Amar:

    请告诉我们以下有关您设计的问题。

    您共享的 WEBENCH 设计有两个理想的 MOSFET。 请告诉我们您的电路板设计中使用了哪些 FET。

    2.原理图和 BOM 组件是否与 WEBENCH 设计匹配? 如果没有、请分享原理图和 BOM 组件。

    3、我们仿真了上述 WEBENCH 设计、输出电压稳定到预期值。 我们会将您的疑问转发给专家、以审查电路板设计。

    谢谢、此致、
    Praveen

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    尊敬的 Amar 和 Praveen:

    这来自 BSC 产品线。 我们拥有 LM5122 IC、我们刚刚注意到了这个线程。   

    恐怕单个 LM5122无法支持48V @20A。  您的目标应用高达1000W、而 LM5122的3A 驱动器不够强大。   LM5122在类似应用中的最大功耗约为200至250W、采用单个 LM5122。  更高的功率要求在多相配置中并联更多的 LM5122。   您可以在以下网页上找到参考设计。

    https://www.ti.com/product/LM5122/toolssoftware

    LM5170 (https://www.ti.com/product/LM5170)是一款双相控制器、是支持此类高功率的更合适器件。 驱动器要强得多、单个器件可以支持1000W。  条件是您需要找到一个合适的电感器来支持500W、因此您可以使用单个 LM5170 IC 在双相位中实现100W 的功率。 如果不是、您可以考虑并联配置两个 LM5170的三相或四相。   

    您可以先试用标准 EVM、该 EVM 在双相模式下限制为700W、主要受电感器的限制、而不受 LM5170 IC 本身的限制。 如果您可以使用额定电流更大的板载电感器进行交换、则可以测试更高的功率。  请记住、当您使用较大的电感器时、增加 IPK 引脚上的电阻器以打开逐周期电流限制阈值、从而允许更高的电流。

    谢谢、

    应用工程学 Yohao Xi  

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    您好!

    很抱歉耽误你的回答。 我能够使24V 升压转换器正常工作、但效率仅为75%。 我们看到 MOSFET 的栅极出现"振铃"、这可能会导致我的低效率。 我是否会设计一个电阻-电容缓冲器电路来消除这种情况?如何解决?

    非常感谢您、

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    尊敬的 Amar:

    波形看起来像开关节点电压。  它显示您的电路在深度 DCM 下运行。  您的最大负载电平是多少、此测量的负载是多少?

    如果在满载条件下测量、则电感器过小。  您应该增大电感器值。   在 DCM 下、满载条件下的均方根电流可能过大、从而导致大量开关和导通损耗。  请按照数据表设计示例选择合适的电感器值。

    谢谢、

    Youhao

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    否、未在满载条件下测量。 有人能否建议如何添加缓冲器?

    谢谢

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    尊敬的 Amar:

    不确定您为什么要考虑缓冲器。  如果您加上、它通常放置在高侧 FET 上。  

    如果您尝试平滑测量示波器上图中所示的振铃、您可能会将其单独保留、因为它是典型的 DCM 谐振、即主功率电感器和 MOSFET 输出电容之间的谐振。  您应该考虑增大电感器值以缩短谐振持续时间。  

    如果您将电路设置为 FPWM、则不应看到这种变化。

    谢谢、

    Youhao

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    我们现在认为问题是由我们 的 MOSFET https://www.vishay.com/docs/76843/sqp90142e.pdf 引起的

    VGS 为10V、我们的 LM5122具有只能提供高达7.6V 电压的 VCC。 是否可以使用电源为 Vcc 引脚提供10V 的初始电压、如下面的数据表所示?

    谢谢、

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    尊敬的 Amar:

    首先、为什么您选择200V FET、而100V FET 可以满足这一要求?  但是、我认为先前讨论的问题与 MOSFET 无关。 您的 FET 的 Vth 仅为4V、因此7V 驱动器可以成功驱动它。  如上所述、开关节点电压波形上的尾振铃根本不是问题、在 DCM 下这是正常的。  如果您不喜欢尾振铃、则需要更改电感器以在 CCM 下运行电路。  

    无论如何、您可以像上图中那样为 VCC 提供外部电源、而更高的驱动器电压将增强驱动器、您可能会看到效率得到提高。

    谢谢、

    Youhao

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    我应该将电感增加多少? 振铃使升压转换器的效率达到75%。

    此致、

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    尊敬的 Amar:

    使用以下公式确定电感、这将使您在 CCM 中的额定负载高于30%:

    VIN=(您的正常输入电压)

    Vout=(您所需的输出电压)

    D=(Vout-Vin)/Vout   

    然后、电感应满足以下条件:

    L>(D x Vin)^2 /(2 x Fsw x 0.3 x Po)

    其中 Fsw 是您的开关频率、Po 是您的满载功率。

    谢谢

    Youhao