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LM5148: LM5148的负载调整率问题(load regulation)

Part Number: LM5148

我在使用TI提供LM5148的demo板上测试了一下负载调整率大概会有12%;给demo板的输入电压是19V,输出12V,负载从空载到10A的跳变过程发现输出电压会突变到13.5V,而手册上负载调整率只标了0.1%。贵司有没有相关负载调整率的实测数据和波形呢?负载波形如下图所示;

我自己的板卡是19V输入,输出5V,同时这个5V会给到VCCX引脚;在某一次测试中,多次上下电测试,发现VCCX引脚内部对地短路了,这颗芯片的VCCX引脚手册里写的是6.5V电压范围,在论坛中有看到有个FAE说VCCX引脚只能在5.5V以内;请问这个引脚在芯片内部有什么保护吗?

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  • 已经收到了您的案例,调查需要些时间,感谢您的耐心等待。

  • 您好,

          0.1% 规格指的是直流负载调节(稳态)。在 0→10 A 步进过程中观察到升至约 13.5 V 的情况是瞬态过冲,这取决于环路带宽、补偿、输出电容(容量/等效串联电阻)和布局,而不是直流调节的限制。

    这种过冲水平表明环路/输出网络可能需要调整。请检查补偿元件、输出电容以及探测方法,以排除测量误差。

    对于 VCCX,建议的工作电压约为 5–5.5 V。该引脚不能承受持续过压,因此更高电压或不当的上电顺序可能导致损坏(例如,与地短路)。建议确保正确偏置,并在需要时添加限幅措施。

  • 您好:
    感谢您的解答,不过还有些问题希望可以给予回复:
    1、能否提供个联系邮箱?我把完整的《Quickstart Calculator》、原理图和BOM等相关文件发送于您,帮助检查电路是否有问题;

    2、使用我自己板卡在调试时遇到故障现象描述:使用直流电源输入19V,一级电源(TI的LM5148RGYR)输出5V给到二级电源(TI的TPS62A03DRLR/TPS62A06DRLR),同时将5V供给LM5148的VCCX引脚;反复上下电过程中,发现输入电源显示电流异常,测量二级电源的VIN对地短路,且LM5148的VCCX引脚对地短路;
          查看二级电源芯片手册输入电源范围是-0.3~6V,此现象应该是LM5148的输出5V有瞬间抬高的情况;具体瞬态冲击到多少伏没能抓到;请问您说的VCCX引脚不能承受持续过压,持续时间多久会击穿呢?5.5V~6.8V之间有损坏风险吗?
          所以我对TI提供的LM5149-Demo板(VIN=19V,VOUT=12V)进行了负载突变测试,使用电子负载,10A负载的夹子轻触demo板输出端,发现输出电压会冲击达到13.5V再缓慢调节至12V;请问贵司有没有相关跳变测试数据和负载调整率的测试数据及波形。

    3、使用LM5148芯片,当输入电压大于48v时,输出电压只有5v情况,贵司推荐使用内部调节还是外部5v调节?如果是芯片自身内部调节,输入输出压差大会不会过热严重?如果使用输出端的5V给到VCCX引脚调节,有什么防护推荐吗?

    4、查阅LM5148的手册中有提及建议VIN加肖特基二极管,但是在Demo板和参考设计中都没有加,这个二极管是否有必要加呢?
    LM5148芯片手册的原文:Care must be taken in applications where there are fast input transients that cause the voltage at VIN to suddenly drop more than 2 V below the VOUT setpoint. The LM5148 has an internal ESD diode from the VOUT to the VIN pins that can conduct under such conditions causing the output to discharge. To prevent damage to the internal ESD diode under the said conditions, TI recommends adding a Schottky diode in series with the VIN pin of the LM5148 to prevent reverse current flow from VOUT to VIN.

    谢谢!

  • 您好,

      1. LM5148 上的 VCCX 不应超过 6.5 V。数据手册中指出,VCCX 绝不能连接在高于 6.5 V 的电压,如果使用外部偏置,VIN 必须保持高于该偏置电压。因此,即使是瞬间的 6.5 - 6.8 V 也超出了安全工作范围,过冲应通过适当的顺序控制或限压来防止。

    2. 48 V 输入并输出 5 V 在 LM5148 的预期工作范围内。德州仪器 (TI) 也允许在 VCCX 上使用外部偏置电源,以在高 VIN 下提高效率,前提是 VCCX 保持在规格范围内。

    3. 在 VIN 处使用肖特基二极管是针对输入快速瞬变或存在反向电流风险的应用推荐的保护措施。它并非每个参考设计的强制要求,但如果系统可能出现 VIN 崩溃或热插拔事件,建议使用。

  • 您好:

    1、您提及的过冲通过适当的顺序控制或限压来防止;那我能否用个5欧串阻和并联5.6V齐纳二极管/TVS做为防护手段?或者您这边有什么推荐?

    2、我比较担心电路5V过冲情况,没做VCCX引脚防护的情况下,我能否就一直使用LM5148内部调节完成大压差降压?我的最大输入电压是54.6V,输出5V;

    补充:能否通过邮箱把完整的《Quickstart Calculator》、原理图和BOM等相关文件发送于您,帮助检查电路是否有问题;

    谢谢!

  • 您好,

    1. 不建议使用简单的 5 Ω 串联电阻和 5.6 V 稳压二极管/TVS 作为 VCCX 的默认保护。LM5148 数据手册规定 VCCX 绝不能超过 6.5 V,因此更安全的方法是通过适当的电源排序或钳位网络来防止过冲,以保证该引脚在所有情况下都保持在数据手册限制内。

    2. 从 54.6 V 转换到 5 V 在 LM5148 的工作范围内,但如果外部供给 VCCX 的 5 V 电源可能出现过冲,设备不应仅依赖内部 VCC 稳压器。重要要求是在启动、断电重启和瞬态情况下,VCCX 保持在 6.5 V 以下。

  • 您好,

      “0.1% 规格指的是直流负载调节(稳态)。在 0→10 A 步进过程中观察到升至约 13.5 V 的情况是瞬态过冲,这取决于环路带宽、补偿、输出电容(容量/等效串联电阻)和布局,而不是直流调节的限制。这种过冲水平表明环路/输出网络可能需要调整。请检查补偿元件、输出电容以及探测方法,以排除测量误差。

    这条您回复的内容有点歧义,帖子中的波形图片测的是你们的demo板,突变到13.5V的电压也是在demo板上发现的;你们的demo板难道也需要调整吗?

    谢谢!

  • 您好,

    在 TI EVM 上观察到的 13.5 V 超冲并不表示器件故障。LM5148 是一种峰值电流模式控制器,具有快速瞬态响应,但在负载突变过程中,超冲会受到外部补偿、电容网络、PCB 布局以及测量设置的显著影响。
    因此,如果您需要更低的超冲,可能需要对 EVM 进行调整/调校。该波形应被视为瞬态响应结果,而不是违反数据手册中直流负载调节规范的表现。

    在得出器件不符合规格之前,请先检查输出电容的选择与布局、补偿值、负载突变条件以及探测方法。

  • 您好:

    那就是说这个EVM板的外部补偿、外部网络、PCB布局也无法抑制突变引起的超冲,还需要对EVM板进行调整?

    谢谢!

  • 您好,

    是的——EVM 的外部补偿网络、输出电容器布置以及 PCB 布局无法在所有可能的测试条件下抑制超调,因此根据具体负载阶跃速率和测量设置,电路板可能需要进行调整。

    关键点:EVM 针对数据手册测试条件进行了优化。不同的阶跃速率、探头接地线长度或电容 ESR 可能会产生可见的超调——这是预期的瞬态行为,而不是直流调节故障。

    请确认您的测试条件与 EVM 的条件完全匹配。