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LM5116: 逐周期和短路保护的时序和具体计算的方法是怎样的.

longjie li
Intellectual 361 points
Part Number: LM5116

50hz交流整流后输入整流幅值30-80V, 24V5A输出, 按照WEBENCH确定的期间参数, 制作了测试板, 采样电阻设计器给出的10毫欧,实际提高到了30毫欧, ramp电容3.3nf

批次相同的板子和物料, 有一块板子A, 短路的时候, 电流限制在3A, 可以明显的测量到UVLO和SS上触发保护和重新启动的波形. 

另一块板子B, 短路电流是5A, UVLO和SS上面测量不到任何保护的波形. 

短路状态实际是使用了1欧姆的负载, 真正直接短路的话, 使用仿真器的采样电阻值, 短路有概率烧掉上管或者下管

我将这两块板子上的物料对换, 板子A始终都是3A,板子B始终都是5A. 将B板子的ramp电容降低到1nf之后,短路电流下降到了不到2A.

手册中关于电流限制的描述是英文的, 不太理解这个计算和动作的过程.

过流采样的电压阈值,是那个近似的公式1.1V/(A * Rs)吗, 感觉实际测试的波形,并没有按照这个值触发保护.

CS引脚采样电压,超过了阈值后,是立刻触发过流保护还是需要持续超过阈值一段时间后才触发. 256周期的时间和保护配合起来是什么样的时序.

图片中通道1是UVLO的波形,通道2是Rs电流采样的波形, 一个是板子A触发了保护的波形,一个是板子B,没有触发保护的波形. ramp电容都是3.3nf

       

  • 0
    TI__Guru**** 308311 points

    HI

        请问你这样测试的目的是什么？  短路保护吗？

        对调的零件有哪些？

  • 0 回复 Johnsin Tao
    Intellectual 361 points

    短路保护. 

    mos,电感,分流器, lm5116芯片,芯片信号相关的所有电容, 功率回路所有的电容,都换过, 都是一样的结果. 其他的器件检查和加焊过.

  • 0 回复 longjie li
    TI__Guru**** 308311 points

    HI

       短路保护，只要芯片输出短到GND, 驱动有不停的关掉即算保护了。

      出现测量到电流差异较大应该是正常的，很可能是芯片差异造成的。

  • 0 回复 Johnsin Tao
    TI__Guru**** 308311 points

    Hi  

        另外短路保护是一个不稳定状态，所以不建议从电流来确认，而是从驱动更加直观。

  • 0 回复 Johnsin Tao
    Intellectual 361 points

    如果已经确定了周围器件的参数, 过流保护的阈值应该是一个固定的值吧, 

    两块板子对换了5116之后, 现象依旧不变, 感觉至少不是因为5116芯片单独造成的.

    又焊接了一块新的板子, 依旧是看不到保护触发的波形

    目前的情况是没有看到UVLO和SS保护触发的波形. 触发逐周期保护的具体条件和时序是是什么样的.

  • 0 回复 Johnsin Tao
    Intellectual 361 points

    仿真推荐的参数, 实际参数和PCB

      

      

  • 0 回复 longjie li
    TI__Guru**** 308311 points

    HI

        见datasheet描述：

        Since the ramp amplitude is proportional to VIN - VOUT, if VOUT is shorted, there is an immediate reduction in duty cycle. To further protect the external switches during prolonged current limit conditions, an internal counter counts clock pulses when in current limit. When the counter detects 256 consecutive clock cycles, the regulator enters a low power dissipation hiccup mode of current limit. The regulator is shut down by momentarily pulling UVLO low, and the soft-start capacitor discharged.

        电流保护有电流保护门槛，但是短路保护没有这个门槛，上面也就是提到进入低功耗模式。上面短路不好，不要用10hm电阻，直接将输出短路到GND.

  • 0 回复 Johnsin Tao
    Intellectual 361 points

    我实际测试了一下上管的开关峰值电流, 参考设计中电感的标称电流是8A, 我实际换了饱和电流更大的电感, 在接近短路的情况下, 实际电流达到了24A左右,

    限流功能并没有动作, 这个电流远远超过了参考电感的电流, 我想就是这个会导致电感饱和, 上管烧毁. 随着负载电阻的降低, 在逐周期保护之前, 电流是持续增大的, 可能是超过了24A

    LM5116, 对于上管的电流, 有没有办法限制一个固定的电流, 来保护上管. 

  • 0 回复 Johnsin Tao
    Intellectual 361 points

    这个是上管的开通电流, 采样电阻3毫欧, 实际电流还会更大, 芯片连续导通了两个周期,(有时会连续三个周期导通) 然后关断了一个周期, 连续的导通导致电感电流迅速上升,这种导通特征是正常的吗?

    此时低端的采样电阻是仿真器推荐的10毫欧, 电感100uh

  • 0 回复 longjie li
    TI__Guru**** 308311 points

    Hi

        是的，如果要考虑到输出短路，必须将功率电感的饱和电流选择足够大。

        建议你用电子负载来测试电流保护，再测试短路。从你描述看，我感觉问题出在测试。

  • 0 回复 Johnsin Tao
    Intellectual 361 points

    这个连续几个周期开通的波形是正常的嘛. 

    我测试了更大饱和电流的电感,实际的输出达到了9A, 10V左右, 依旧没有触发逐周期的保护, 器件的选择基本上也是按照仿真来的. 

    另一块能保护的板子, 基本上会限制在3A多

  • 0 回复 Johnsin Tao
    Intellectual 361 points

    目前需要测试哪里来确定问题, 或者说怎么做才能稳定的实现过载和短路的保护功能. 

    几块板子的表现来看, 和设计的参数区别太大了.

  • +1 回复 longjie li
    TI__Guru**** 308311 points

    Hi

        按照你的设计，电流保护应该是在5~6A, 以确保5A正常输出，如果是这样，先测试负载6~7A, 确认芯片能正常过流保护，后在确认短路保护。

        如果提前保护了的话，例如3A, 确认一下sense电阻，以及其layout， 是否有noise导致芯片提前保护。

  • 0 回复 Johnsin Tao
    Intellectual 361 points

    实际在没有短路,仅仅过流的情况下, 电流能到9A左右, 我试试修改PCB, 如何能将过流和短路的两种情况下, 电流限制在6A以内呢. 

    PCB的布局方面, 有没有更详细的说明, 官方好像只有功率部分布局的说明. 仿真器的PCB布局, 不能导出AD格式, 每次导出下载的时候, 都是报错, 导出错误. LM5116的两个评估版, PDF的图纸查看不方便, 有没有gerber或者ad的文件?

  • 0 回复 longjie li
    TI__Guru**** 308311 points

    HI

        直接通过设置Rs电流限制电阻就可以将电流限制在6A以内。

        layout尽量参考datasheet， 其说明应该还是很清楚的，也可以对照一下评估板。

  • 0 回复 Johnsin Tao
    Intellectual 361 points

    更改了设计布线, 调整了一些器件的参数, 最终产品的一致性好了很多, 之前不一致的问题, 推测是噪声问题. 

    目前电路在达到过流保护之前, 基本上是恒功率输出的, 比如24V4A, 20V5A,18V5.5A,15V6.6A 直到过流保护7A左右就变成了接近恒流输出的状态, 到达短路保护的时候, 依然是这个电流. 

    这样的输出状态是不是理想的状态.  

    目前的另一个问题是,过流保护的阈值比额定电流高太多, 额定5A的输出,  如果使用推荐10毫欧的采样电阻,过流保护基本上在10A以上. 后续线路发热严重,有烧毁的风险.

    我改为了15毫欧采样, 额定的时候只能输出4A, 过流7A多.

    如何降低过流阈值和额定值的比例, 比如额定5A,过流的阈值在6A或者7A左右.

  • 0 回复 longjie li
    TI__Guru**** 308311 points

    HI

        已经在新帖中有回复。