LM25118 调试疑问
1、首先,我仔细阅读了LM25118的datasheet。版本号为:SNVS726B –JULY 2011–REVISED MARCH 2013,
2、其次,我有把LM25118的评估板也仔细阅读了。并且我自己设计的板子根据AN-2205来设计的。
疑问:
1、datasheet上讲EN引脚接地进入低功耗,那若是负载较大,如何保持低功耗? 另外没有讲悬空会怎么样?我尝试着悬空,输出12大概两秒钟后就不输出。
2、另外电感的设计我始终没能明白选择按照Buck-Boost模式的设计值来选,可是实际确定的时候又要大于此设计值?
3、评估板上检测电阻取值为15mΩ,可实际上我用20和10都能在全范围正常运行。
4、没能理解hiccup模式具体是一个什么样的模式?
5、电感我用的是铁硅铝的磁环,在负载较大,输入电流较低的时候(5~7V)不能启动,工作在低电压的时候会啸叫。我想问下,自己用磁环设计时应该怎么设计?磁芯及线径等选型?
6、输出EMI干扰很严重,造成开关周期的尖峰,具体到时候我再上波形。就连输入输出地之间有噪声。
7、评估板上的芯片周围没有敷铜铺地。可是datasheet里面 P31,PCB Layout and Thermal Considerations 段第7行内容:Connect the AGND and PGND pins together through topside copper area covering the entire underside of the device.Place several vias in this underside copper area to the ground plane of the input capacitors.这句话建议是不是IC下面要敷铜铺地?能不能有AD模式的原理图和PCB图公布呢?
8、datasheet里有讲缓冲吸收电路(P23 NUBBER):可是评估板和datasheet里都没有用到此电路。能不能指导下什么情况下才该使用呢?
9、其实最重要的就是EMI和输出纹波了,针对此款电源有没有很好的推荐方案,另外开关频率选择的依据是?为什么选300kHz?
非常谢谢,祝工作顺利、生活愉快!.
上几个我调试时候典型波形,也欢迎指出和要求我添加什么典型工况波形?或是动态响应波形? (输出功率恒定30W)
下图中,输出电压(CH1 黄色)与电感两端电压(CH2 蓝色)的波形。
这个电流是输入电压为15V的时候,
上图为输入电压为14V时的波形。
从上述图中可发现,输出电压波形太难看了。
我的PCB布局如下图所示:
详细设计文档见附件(AD格式):
恳请各位多多指导。
8831.step.zip
因为这是用在汽车上的,所以要求比较严格。
这个是电源输入的前级,所以要求输出纹波非常小,输出可靠性高。后级要接 开环推挽电路升压至给驱动和其它地方供电。求各位达人指点。
我的联系方式为:20910114@zju.edu.cn
声明:所以以上只代表我个人观点和我个人行为,与任何其它个人、组织、公司无关。
Hi
EN脚是芯片的使能开关控制,接GDN时,芯片不启动。
关于电路设计,你可以用TI的仿真软件wenench, 见官网 : http://www.ti.com.cn/product/cn/lm25118 输入参数就可以得到电路图。
问题1:EN接地会禁用控制器,也就没有开关动作,也就不会有输出,负载再大也无关了。此时控制器只消耗10uA电流。
EN引脚内没有上下拉电阻,所以必须接固定电平。悬空会造成逻辑输入不确定,易受干扰。
问题2,设计值和实际器件值是有偏差的,较坏情况下会差一半,所以一般实际值选大一点。
问题3,电流模式控制,检测电阻只为电流内环提供电流信号,由于输出精度由电压外环负责,所以内环不需要精确的电流值,但不同电阻值会对环路响应有影响。此外过大的阻值容易触发过流保护。
相关内容多数电力电子教材多有涉及。
问题4:HICCUP即打嗝模式,当控制器检测到连续256个开关周期都有过流信号,会自动停止开关动作一段时间,然后再尝试输出。
这是一种常见的输出负载保护,因为连续的大限流输出可能会损坏负载。
问题5:输入电流较低?是输入限流了?还是电源内阻大?这样的情况带大负载输入会被拉低,进入UVLO保护。
问题6:首先考虑优化PCB
关于铁硅铝或者其他磁粉芯材料的设计,很多厂家都有不错的配套设计软件,推荐一下美磁的软件-
http://www.mag-inc.com.cn/design/software/inductor-design-software
当然理论的计算也不难,步骤按照计算感量->选择磁环->计算其直流偏置下的感量->迭代计算,大致是这样一个流程。
问题7:是要求6脚和14脚通过芯片下的copper plane和EP连接。如果散热可以满足,并不需要大片敷铜。
AD格式的文件应该是没有提供的。
问题8:如果SW节点开关时电压尖峰比较高,超过续流二极管安全工作区就需要使用。
其实数据手册23页有提到,您应该能找到。
问题9:EMI先从PCB优化开始,然后考虑加snubber。开关频率主要和外部器件选择、整体效率等有关。对于外部开关驱动器,300kHz比较常见。
7.是要覆铜,暂时没有PCB或者原理图的源文件,你可以参考一下评估板文档P10-P13
http://www.ti.com/lit/ug/snva614a/snva614a.pdf
解答未必周全,烦请各位补充。
Scott已经回复的很详细,关于问题8我再补充一下
大电压尖峰对EMI也有一定的影响,如果EMI和应力都有裕量,可以不加吸收电路,因为加了吸收电路会对效率有一定降低。
Scott Sun
问题8:如果SW节点开关时电压尖峰比较高,超过续流二极管安全工作区就需要使用。
其实数据手册23页有提到,您应该能找到。
Hi
关于整个参数的计算,楼主有兴趣,可以参考datasheet: http://www.ti.com.cn/cn/lit/ds/symlink/lm25118.pdf
Sense电阻的计算值是18.7mohm, 一般留点余量选择小一点,如15mohm, 事实上算上所有的零件tolarance, 用20mohm,同样实现了3A输出也是可能的。
不过推荐15mohm.
开关频率主要影响的是磁性元器件的尺寸及磁损,MOS的开关损耗,55022传导的起始频率是150K,开关频率对过EMC也有一定的影响,等等,所以开关频率的定义一般是一个折中值,也可以说是一个经验值,可以在项目的预研阶段进行评估。
非常谢谢您耐心的回答了我的每个问题。
祝工作顺利、生活愉快。
用了这个设计,但是网站的不大会用,用了在线仿真,无波形,并且下载了TI提供的Pspice格式文件,仿真运行无波形?
有没有相关的技术文档推荐下呢?
既然传导的起始频率150k跟如何选定开关频率有什么关系?不是很理解。那什么情况下应该选择低的频率,什么时候应该选择高的频率。整个系统是否需要避开选择?
比如电源输出给IGBT驱动供电或MOSFET驱动供电, 若是MOSFET的开关频率为20kHz,那开关频率是否需要避开20kHz的整数倍?
非常谢谢。
AD格式文件我已经上传了,能否指导下我如何优化么?
另外,我这个需要集成到几十千瓦电机控制器的控制板上(4层板),应该如何考虑布局?非常谢谢。
能否先说明一下你设计的具体的输入电压和输出电压、输出电流的规格,谢谢。
低次的倍频开关频率的影响比较大,在小功率应用中不是太明显,在大功率的开关电源中比较明显,举个例子说,对于EMC比较难处理的无桥PFC,有的产品甚至会选择65K的开关频率来做,开关频率低了以后低次的倍频的成分不在测试的范围内。
yong heng liao
有没有相关的技术文档推荐下呢?
既然传导的起始频率150k跟如何选定开关频率有什么关系?不是很理解。那什么情况下应该选择低的频率,什么时候应该选择高的频率。整个系统是否需要避开选择?
比如电源输出给IGBT驱动供电或MOSFET驱动供电, 若是MOSFET的开关频率为20kHz,那开关频率是否需要避开20kHz的整数倍?
非常谢谢。
这个模型没有仿真过,之前仿真过其他模型都是OK的,你再检查一下仿真的设置看看。
yong heng liao
用了这个设计,但是网站的不大会用,用了在线仿真,无波形,并且下载了TI提供的Pspice格式文件,仿真运行无波形?
IGBT是因为器件本身的特性所以无法把开关频率做高,如果是MOS,开关频率可以理解为一个折中的值,对于一些有EMC风险的电路比如之前提到的BLPFC,选择适当的开关频率也很重要。
yong heng liao
有没有相关的技术文档推荐下呢?
既然传导的起始频率150k跟如何选定开关频率有什么关系?不是很理解。那什么情况下应该选择低的频率,什么时候应该选择高的频率。整个系统是否需要避开选择?
比如电源输出给IGBT驱动供电或MOSFET驱动供电, 若是MOSFET的开关频率为20kHz,那开关频率是否需要避开20kHz的整数倍?
非常谢谢。
你也可以从55022的标准出发理解一下,从下图看很明显,在150K到500K这段通过的要求低一点
补充一点,除了降频率,也有选择PFM控制对EMI也是有好处的。
Kevin Chen1
IGBT是因为器件本身的特性所以无法把开关频率做高,如果是MOS,开关频率可以理解为一个折中的值,对于一些有EMC风险的电路比如之前提到的BLPFC,选择适当的开关频率也很重要。
yong heng liao
有没有相关的技术文档推荐下呢?
既然传导的起始频率150k跟如何选定开关频率有什么关系?不是很理解。那什么情况下应该选择低的频率,什么时候应该选择高的频率。整个系统是否需要避开选择?
比如电源输出给IGBT驱动供电或MOSFET驱动供电, 若是MOSFET的开关频率为20kHz,那开关频率是否需要避开20kHz的整数倍?
非常谢谢。
关于文档- http://www.ti.com.cn/cn/lit/an/zhct130/zhct130.pdf
你也可以查找一下网上的其他文档,这个很多。
yong heng liao
有没有相关的技术文档推荐下呢?
把芯片的供电用外部的稳压源供电做一下实验有没有好一点。
PCB的布局布线来看基本是按照demo板的来的,你目前做出来的是四层板还是两层板?
条件限制,初期是用了两层板,不过做好了要集成到主控板上,主控板为四层板。
输入电压范围为5~40V.输出电压为12V,输出电流为3A。
两层板的效果相对于四层板肯定要差一点,驱动高频信号走的比较长,而且穿过功率回路可能受到干扰,采样信号边上就是磁性元器件,也可能被干扰
另外,之前说的外部电源独立供电是否有验证呢?
Hi
注意一下散热设计。
Bottom Layer实际有覆铜吗,覆铜也能起到一定的屏蔽效果,同时还利于散热。
楼主目前的调试进展怎样
非常谢谢您的回复,后来我们调试了下,测试动态响应:
5148.动态响应 --- 满载切换到空载.tif
其中:黄色为输入电压,蓝色为输出电压,紫色会输出电流,褐色为输出功率(蓝*紫)。下面有测量值。
输出毛刺有点大。并且我不知道是测量引入的毛刺还是因为实际就有毛刺。不知道您能帮忙指出改进意见。
另外,我打算根据您们的综合建议,重新申请样片,重新制板调试验证。
但是现在申请样片好像有问题。不知道应该联系谁?祝工作顺利、生活愉快!