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[参考译文] TIDA-00666:LM5165

Guru**** 1827940 points
Other Parts Discussed in Thread: TIDA-00666, LM5165
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/1349235/tida-00666-lm5165

器件型号:TIDA-00666
主题中讨论的其他器件: LM5165

您好、巴迪:

在专为具有环路电源的 BLE 发送器而设计的 TIDA-00666中、您能否帮助我了解如何以低于3.6mA 环路电流的方式为 BLE 供电? 在设计指南中、强调这一点很简单、但我不知道如何理解、您能对此提供帮助吗? 谢谢你。

此致、

杰伊

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    您好、Jay、感谢您关注 TIDA-00666。 一位同事会尽快与您联系。 此致、Alex

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    您好、Jay、
    上述 TIDA-00666设计指南中的语句与以下事实相关:低静态电流 LDO 的输入电流 I_IN 大致等于其输出电流 I_OUT。  实际上、静态电流的大小会稍高一些。  对于 I_OUT 的1mA 示例、相应的 I_IN 将为 略有 高于1mA、几乎独立于 LDO 施加的 V_IN。


    开关直流/直流转换 器(例如所使用的 LM5165同步降压转换器)在理想情况下具有  100%的效率(忽略所有损耗)、这 意味着它们的输入功率 P_IN 等于其输出功率 P_OUT。  实际上、它们的 η 会更高、可以通过 P_IN=P_OUT/PIN 来描述。 其实际效率 η 最好参考数据表曲线或图12中所示的特定曲线。 LM5165降压转换器的典型效率(额定输入电压为8V 的输出)"、详见 TIDA-00666设计指南。 后一个图表显示了例如、对于 I_OUT 的1mA、大约为87%。
    这将导致
    P_IN =(3.3V x 1mA)/0.87 = 3.8mW、降压转换器的 I_IN 为3.8mW/8V = 0.47mA 。  

    降压转换器的 I_IN 取决于电压转换比 、并假设从8V 降低到3.3V、0、47mA 显著低于 LDO 的大约1mA I_IN。

    此致

    于尔根

     

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    谢谢  Juergen。

    对于我们的-20mA 环路应用、我们主要关心流经 LOOP+/LOOP 的总电流-您知道该电流应小于3.6mA (首选3.2mA)。 因此、如果我们选择直流/直流降压来代替 LDO、根据具体情况、回路电流似乎仍然是1mA。 这个直流/直流解决方案看起来不能帮助我们降低回路电流、对吗?  

    谢谢。 杰伊  

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    您好、Jay、
    让我们重新排列以下公式:  

    P_IN = P_OUT /η

    至:            输出电流 = η x V_IN x I_IN / V_OUT = 0.89 x 8V x 3.2mA / 3.3V = 6.9mA  (这是 (首选3.2mA 回路电流)

    或者对于 3.6mA 回路电流 :      输出电流 = 0.89 x 8V x 3.6mA / 3.3V = 7.8mA

    对于这两种情况、由于与 我之前收到的消息中典型使用的1 mA I_OUT 相比、7mA 范围内的 I_OUT 增加、我将效率从87%提高到89%。

    I_OUT 在上面的公式中表示直流/直流降压转换器可提供的输出电流。 计算值现在接近  7.5 mA 的大致给定值 (TIDA-00666设计指南:表2)。 信标事件:状态分析)。 还需要进一步假定、这些短高电流脉冲的一部分由直流/直流降压的 COUT 和直接在器件相应引脚处的旁路电容器提供支持。

    此致
    于尔根

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    谢谢 Juergen。

    因此 I_OUT 电流不会流入环路路径、说 LOOP-引脚?我感到困惑为什么流经环路-引脚的最终电流不是7.8mA 而是3.6mA。 根据环路电路设计、您能否帮助我了解7.8mA 电流路径和3.6mA 环路电流路径? 谢谢。

    此致、

    杰伊

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    您好、Jay、  
    LM5165降压转换器配置为在 PFM 模式下运行、请参阅图7-3" PFM 模式 SW 节点电压、反馈电压和电感器电流波形"、如 LM5165 https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm5165.pdf 的数据表所示。 
    当器件的内部高 侧 FET 打开时电感器波形上升-电流从器件 VIN 引脚流过高侧 FET、SW 引脚、电感器、 输出电容器和输出负载至电路接地-并通过器件的输入电容器返回至 VIN 引脚。 请参阅数据表第7.2节中的器件功能方框图、以识别所描述的路径。
    当电感器电流达到所选的峰值电流限制值(典型值60mA)时、 高 侧  FET 关闭、低侧 FET 导通、这会导致电感器电流下降斜率。  电流现在将 仅从电感器驱动、通过输出电容器和输出负载、电路接地、并通过低侧 FET 和 SW 引脚返回电感器。   该电流不涉及器件的输入电容器。
    需要注意的是:当器件连续开关时、平均电感电流等于输出电流。 根据60mA 峰值电流限制、平均电流将为30mA。 如果您只需要7.8mA,那么设备需要在一定数量的开关脉冲(活动)之后停止运行-进入睡眠状态(图7-3)。  

    直流/直流转换器的输入端也发生同样的情况、其中输入电容器进行平均值计算。 输入电容仅受电感电流上升斜率的影响(将被放电)。 在电感器电流的下降斜率期间或睡眠状态期间、输入电容器将不需要电流。 这将减少器件输入电容器从 Loop+中吸收 并馈送到 Loop- 到3.6mA 的平均电流。

    此致
    于尔根

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    非常感谢 Juergen 的友好解释,我知道一些在这里.  

    为了确保流经环路的电流小于3.2mA、降压直流/直流转换器可以帮助为环路的器件提供更多电流。

    此致、

    杰伊

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    您好、Jay、
    我认为、由3.3V VOUT_DCDC 供电的所有组件的电流消耗需要由

    VOUT_DCDC /(VIN_DCDC x Efficience_DCDC)。

    这是因为直流/直流转换器的输出电流在其内部高侧 FET 关断期间、由降压转换器的电感器驱动、但不由降压转换器 VIN 提供。

    想象一下,电流"开始"在高侧 FET  的关断时间,在电感器的输出电容器连接侧,流过 COUT 和所有3.3V 负载电路 ,并通过低侧 FET 返回到电感器的 SW 引脚连接侧。   该电流不涉及降压转换器的输入。 因此、这段时间内没有直接负载导致电流流入降压转换器的 VIN、也没有电流返回到输入接地。  "无直流电流"与以下情况相关:静态电流仍然可忽略不计、但降压转换器 CIN 的充电电流在高侧 FET 导通期间略有放电。

    此致

    于尔根

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    感谢 Juergen 的友好解释。 现在的难题是如何获得 VIN_DCDC? 听起来、如果 ILOOP 电流从4mA 变为20mA、该 VIN_DCDC 会发生变化。

    假设 VIN_DCDC 发生变化(以 GND 为基准)、VOUT_DCDC 保持稳定并固定在3.3V (以 GND 为基准)、无论输入电压如何变化、LM5165的 VOUT_DCDC 始终保持稳定? 谢谢。

    此致、

    杰伊

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    您好、Jay、
    没错、 即使 VIN_DCDC 发生变化、VOUT_DCDC 也是稳定的3.3V 电压。  VIN_DCDC 越大,"魔法"下的可用 IOUT_DCDC 就越大,约为3至3.6mA 输入电流。 一些客户使用此传感器、并在这种情况下增大其负载电流、例如传输具有更高重复率的消息。
    某些回路电流在4至20mA 回路电流 范围内增大时、也会增大负载电流。

    此致

    于尔根

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    谢谢 Juergen,现在很清楚。

    此致、

    杰伊