LM5118 DC/DC转换器 输出噪声和纹波

最近在进行LM5118 升降压电路改进。输出 12V  3A负载。输入分别为主电开关电源24V，备电电池12V。

改进之前主要问题是

1、电池供电进入升压模式时带1A以上负载，工作一两分钟，电路停止工作；24V供电降压时带3A负载工作正常；通过对比TI的5118 开发板和查阅大量关于开关电源 DC DC的资料，找到原因为功率电感选型不合适（能够承受的电流较小），在同样的输出负载下，升压电路比降压电路中的电感电流要大，所以升压时电感工作几分钟后急剧发热，最后失效无法正常工作。重新选择了一个大功率的电感，升压带载工作正常（但是输出纹波和噪声比较大，噪声和纹波峰峰值在2500mV，初步判断为布局布线问题，要解决噪声和纹波过大问题，只能后续重新画PCB并 参考开发板进行布局布线）。

2、输出电压不稳定，带1.5A以上的负载，输出电压急剧下降，必须将反馈回路上方的散热片紧贴在PCB板上输出才正常，但是一个批次几百块中，有几十块电路板将散热片紧贴PCB，输出电压仍然比要求的范围要地0.2~0.5V。经过分析为电压反馈回路（FB）,布线太长，从干扰比较大的MOS管和电感附近经过。重新布局布线，对阻抗比较高的反馈网络走线竟可能的短，走线远离MOS管和电感，不从电感下面直接走线（绕开电感走线）。

3、开关节点的频率不稳定，用示波器观察，显示的波形不是周期性的方波，频率一直在调整，跟设定的开关频率相差很大，最后找到原因为斜坡(RAMP)端的电容选择的容量过大导致，将1nF的电容更换成440pF的电容之后，开关节点的波形非常漂亮和稳定，测量出的频率跟设定的频率基本上保持一样。

4、布局布线不合理，通过参照开发板，并从TI官网上学习大量视频，学习到大量关于开关电源布局的知识，在布局中缩小关键路径的回路面积，对高阻抗的网络布线要短，了解了电容的使用技巧，重新布局后输出电压纹波和噪声能控制到200mV以内。

改进后，降压和升压模式带载工作都正常了

降压（BUCK）模式，效率能做到83%，输出纹波为25mV。（个人觉的DC DC降压电路要比升压好设计），输出噪声示波器上没看出来有。

升压模式（个人习惯叫升压 BOOST ,规格书上称为降压-升压模式BUCK-BOOST,但是你要是在经典的开关电源教材上或者网上搜索这个buck-boost得到的都是反极性输出，还有的地方叫做斩波电路。刚开始学开关电源的时候在这个地方纠结了好长时间，感觉教材跟实际还是有很大差距），

进入要正式要讨论的话题，升压模式，输出12V 3A负载，效率78%，输出纹波100mV,但是这个时候有很大的输出噪声，输出噪声200mV。在升压模式噪声和纹波的值都非常大，最后换上了低ESR 高纹波电流的电解电容是（NCC黑金刚的PXA系列高分子固态电容 220uF ,两颗并联），还是降不下来。

我测了一下TI的LM5118 开发板在这个模式的输出下得到的输出纹波和噪声跟我上图电路板测量出来的基本上是一样（可以对比重新布局和布线后电路板状态和性能已经和开发板相接近）。

相对于降压模式，升压模式的输出纹波和噪声真的很大，不知道有什么有效的方法能够很好的把输出噪声（尖峰）和纹波给抑制下去。特别是输出噪声。

请教各位专家、工程师、从事开关电源硬件设计，制造的同行们！                             

                                                                                                                                                                              2016年12月3号 凌晨

输出增加一级共模估计可以。

另外就是，你看一下MOS管DS波形是不是开关时刻也有尖峰，降低这个尖峰估计也会降低输出噪声。

我在做 Boost 的时候，大概 25W 左右，也是遇到这类问题，波形跟楼主是差不多。

能否介绍下共模 参数如何选呢

用在直流输出，功率级别的共模滤波电感很少用到，现在手上没有这种电感，等买到共模电感可以试一试。

我接触到的共模滤波电感用在交流市电220V（或者110V）上用到的比较多，在做传导发射和传导抗扰度检测的时候会考虑加装。还有一部分是用在信号级别上的共模电感，滤除信号中的共模干扰。

我在网上看了看，比较常用的，在输出端增加LC滤波电路（二级LC滤波），电感选择uH（先用手上现有的10~47uH）级别的，电容选择常用的100~470uF区间的。测试一下这种的效果怎么样，看看有无改善。

在调试的实际波形测试过程中，LM5118的MOS管上管 的G栅极和S源极波形会存在5V左右的振铃（尖峰），在栅极上增加了一颗10R的栅极驱动电阻，振铃消失。

在上管的DS之间增加RC缓冲电路，实测振铃无明显改善,而且还有异响，估计是电容发出的。分析振铃应该是栅极驱动MOS管造成的。

当初在布线的时候没有考虑在栅极这个位置预留一颗电阻工位，临时把栅极的网络割断增加了串入一个电阻，当时要去做振动老化实验，担心焊接的电阻不是很可靠，我就把电阻给拆下来了。

等老化实验做完了，在把栅极驱动电阻加上，再测试一下对输出噪声改善情况。

你的波形噪声很大程度是由于测试引入。请用小环（小的地环路）来做测试。另外，升压模式下，纹波确实会大于降压模式。主要靠更高开关频率或更大输出电容来解决。

楼主，加了二级 LC 有没有改善? 输出纹波能得到抑制吗？

另外，输入纹波大不大啊？我弄 Boost  的时候，输入波动也特别大，不知道有什么好办法

从输出波形来看，尖峰主要是因为MOS开关过程中产生的Ring电压，在MOS管栅极加电阻可以降低ring电压，但是会引起MOS发热严重，建议在Boot电容处串联5～10 欧姆电阻，效果应该会比栅极串联电阻好。

建议将ceramic and bulk capacitor 混合使用

如方便 可以加QQ 进行技术交流

你好，如果尖峰过大的话，串10欧姆改善有限的话，可不可以串更大的电阻。这个电阻串得过大会有什么影响呢？比如如果我串了个51欧姆的电阻进去。

谢谢

boot处的电阻么？ 不行，51太大，严重影响效率，导致温升过大，容易烧坏MOS，而且可能会导致两个MOS同时导通，损坏MOS