DCDC的SW脚出现谐波怎么办（LM25145）？

只看该作者 · 2019-3-30 17:32

本帖最后由林堪堪于 2019-3-30 17:58 编辑

设计的输入范围20~30V，输出电压7.4V，开关频率是500KHZ,最大电流20A。
实际测试的时候，空载，输入电压是25.3V，VCC脚是7.55V(规格书理论值7.5)，FB脚是0.801V(规格书理论值0.8V)，VOUT脚7.34V。但是SW测出来脚出现了谐振，很奇怪。想问问各位高手有没有遇到过这个情况，知道什么原因不？

具体情况见下图：
D:\分组\分电板\20A DCDC\调试\SW脚谐振1.jpg
SW脚谐振图1

D:\分组\分电板\20A DCDC\调试\SW脚谐振2--可看到主要脉冲频率也是500KHZ.png
SW脚谐振图2--可看到主要脉冲频率也是500KHZ

D:\分组\分电板\20A DCDC\调试\SW脚谐振3--缩小之后可以看到sw脚极不稳定.png

SW脚谐振图3--缩小之后可以看到sw脚极不稳定

D:\分组\分电板\20A DCDC\调试\VOUT脚--电压7.4V-纹波ok.png
VOUT脚--电压7.4V-纹波ok

1万 · 2019-3-30 17:40

稍微加点负载试试

1万 · 2019-3-30 17:57

寄生参数导致的开关振铃，SW脚离电感走线尽量改短吧。影响不大，除了EMC指标可能有一点问题。
无法再短，可以考虑加匹配阻容吸收掉

1万 · 2019-3-30 21:13

正常的呀电感在没充电没放电的时候，只能跟分布电容形成LC谐振自由震荡了

4万 · 2019-3-31 17:40

测试需要带载进行，可以取最大负载的1/10。如果还有问题，优先分析PCB设计。

只看该作者 · 2019-4-1 13:41

Siderlee 发表于 2019-3-30 17:40
稍微加点负载试试

好的我试试

只看该作者 · 2019-4-1 14:13

chunyang 发表于 2019-3-31 17:40
测试需要带载进行，可以取最大负载的1/10。如果还有问题，优先分析PCB设计。 ...

加了3A的负载还是会有这种现象，那就是PCB布线的问题了吗。确实SW脚和电感之间距离有点远（是整块敷铜的，线宽很够），但是过了孔的。

只看该作者 · 2019-4-2 09:15

SYNCIN 用法，目前进入的是二极管仿真状态（即下管MOS管反向电流被切除，等效于一个低导通电压的二极管而已），该模式下面，空载或者轻载就差不多该是这样，而非我们常见的同步整流BUCK线路的占空比。
好处只是轻载效率有所提高，而缺点是空载或轻载，动态能力差。

1万 · 2019-4-2 17:02

其它改动先恢复成一楼原始条件（不是只有一块样板吧？），在SW到GND间并一粒 103 （10nF）电容，在 1uS格下，读出振铃频率。

只看该作者 · 2019-4-2 17:07

林堪堪发表于 2019-4-1 14:13
加了3A的负载还是会有这种现象，那就是PCB布线的问题了吗。确实SW脚和电感之间距离有点远（是整块敷铜的 ...

500K 0.56uH 24-7.4V
采用二极管仿真模式，给你计算一个临界工作电流，1/500K*7.4/24=0.617uS
峰值=（24-7.4）*0.617uS/0.56uH=18.28A 负载电流=9.14A，这就是临界电流。
你只有负载电流到9.14A，才进入CCM，在这之前，都会出现关断振铃，这是你设置的参数决定的。
要振铃消失其实很容易，SYNCIN端子的R12取消，就变成正常的同步整流DC-DC了，不会有轻载开关振铃。

只看该作者 · 2019-4-2 17:52

wh6ic 发表于 2019-4-2 17:02
其它改动先恢复成一楼原始条件（不是只有一块样板吧？），在SW到GND间并一粒 103 （10nF）电容，在 1uS格下 ...

跟原始状态一样了，然后负载3A，并联了103在SW和GND间（靠近电感），振铃频率2MHZ。之前也试过别的容值，也串过几欧几十欧的电阻加电容，但是振铃没有改善。

只看该作者 · 2019-4-2 17:57

tianxj01 发表于 2019-4-2 09:15
SYNCIN 用法，目前进入的是二极管仿真状态（即下管MOS管反向电流被切除，等效于一个低导通电压的二极管而已 ...

哦哦，之前没有注意到这个问题 SYNCIN被我拉低了。但是有个问题就是我把SYNCIN拉高（连接到VCC）之后，理论上是进入FPWM模式了，然后我空载，上电，结果输入电流达到了一点几A，电感和输出电容很烫（不确定是电感发烫还是输出电感的问题），这。。。一时之间没找不到原因

只看该作者 · 2019-4-2 18:22

林堪堪发表于 2019-4-2 17:57
哦哦，之前没有注意到这个问题 SYNCIN被我拉低了。但是有个问题就是我把SYNCIN拉高（连接到VCC）之后， ...

这么大同步整流模式的空载电流，空载功耗达20多瓦，按照最大电流20A输出功率=7.4*20=148W，哪怕按照这个算，你效率不可能超过85%，这在同步整流线路上是完全不应该的，必须找到问题，否则，哪怕你用二极管仿真模式，在负载电流上去后，一样会产生大量热量。
给你计算过临界电流居然达到9.14。这意味着什么呢？也就是你进FPWM模式，空载电流就等于±9.14A，该电流就在输出电容和电感到VCC之间来回。如果器件设计正常，这个电流，电容不应该热，不知道你用的什么电容，500KHz，一般的高频低阻电解电容就别指望了，肯定不行，至少得高品质固态电容。其实总容量在这个频率不需要太大，只需要根据链波电流限制，并联几个就合适了，容量和允许纹波及电感量都有关系。
9A 500KHz的情况下，对电感绝对是个不低的挑战，一般铁硅铝就别指望了，肯定热的要死，PC44磁芯自己做估计也够呛，PC95不知道合适不。
理论上按照我刚才计算的效率来看，你这个线路空载FPWM模式，10W以内是合适的，这个时候，电容电感都必须承受这个损耗热量。如果过热，那么就是你采用的器件规格小了，太弱了。

只看该作者 · 2019-4-2 20:00

tianxj01 发表于 2019-4-2 18:22
这么大同步整流模式的空载电流，空载功耗达20多瓦，按照最大电流20A输出功率=7.4*20=148W，哪怕按照这个 ...

然后输出电容用了3个100u的钽电容，电感用的WE的LHMI系列，温度和电流参数都还可以，正常来说应该是撑得住的。

只看该作者 · 2019-4-2 20:01

tianxj01 发表于 2019-4-2 18:22
这么大同步整流模式的空载电流，空载功耗达20多瓦，按照最大电流20A输出功率=7.4*20=148W，哪怕按照这个 ...

主要的问题是在二级管仿真模式的时候是正常的，空载输入电流为0.05A，负载3A左右的时候效率在94%左右（输入电流0.91A）。但是我一旦把SYNCIN脚电压拉高（串一个1K电阻到VCC），而且是在空载的时候，电感和输出电容那一块就开始疯狂发热，输入电流就是刚说的一点几A，就很奇怪。难道切换到FPWM模式还有别的地方需要改动吗？

只看该作者 · 2019-4-2 20:19

只看该作者 · 2019-4-3 08:22

林堪堪发表于 2019-4-2 20:01
主要的问题是在二级管仿真模式的时候是正常的，空载输入电流为0.05A，负载3A左右的时候效率在94%左右（输 ...

切换到FPWM模式不需要改，就是这样，因为该模式，有正负电流流过输出电感，而你的电感设计又非常小，使得空载激磁电流很大，达±9A，这么大空载激磁电流，对电感、电容都是考验。
而二极管仿真模式，其激磁电流是正比于输出电流的，因此你会发现功耗很低。
而作为20A大电流使用，我可以肯定的告诉你，你还真必须扛过FPWM模式±9A这样的条件，做到器件稍微发热，否则，到你二极管仿真模式的大电流输出时候，磁芯电容照样疯狂发热。说白了，就是你这个线路采用的电感、电容器件，必须能采用FPWM模式而不明显发烧，更不是疯狂发热，否则就不可能达到20A这个设计指标。
另外说一下，不知道为什么采用这么小的电感量，按照常规二极管仿真模式，一般我们会选择1/4-1/5负载进入CCM，振铃消失，你这里的电感量，是1/2最大负载电流才进CCM。直接的后果是电感负荷和电容负荷严重不平衡。
鉴于目前器件技术水平，我并不建议20A的BUCK线路采用500KHz这样的频率，能把500KHz 140瓦的BUCK做好，确实是一个非常大的挑战。

只看该作者 · 2019-4-3 08:28

林堪堪发表于 2019-4-2 20:19

在二极管仿真模式3A负载，效率94%，说明正常条件器件损耗应该基本符合要求。
严重怀疑你电感功率用小了，导致电流达到某个值，磁芯饱和，激磁电流疯狂上升，当然的现象就是电感电流疯狂发热。
建议换大号输出电感。

1万 · 2019-4-3 08:41

果然与我估计的差不多，寄生电容高达 2100pF，可能是哪里与原理图不一致吧。
你在并的103电容上串联一粒40.2欧（E96 1%，计算值为40.6欧）的匹配电阻试一试，看看振铃能否被 103 吃掉大部分。
你还是要找找板子与原理图的区别，这么大的寄生电容不大正常。

只看该作者 · 2019-4-3 08:46

tianxj01 发表于 2019-4-3 08:22
切换到FPWM模式不需要改，就是这样，因为该模式，有正负电流流过输出电感，而你的电感设计又非常小，使得 ...

哦哦好的，那我降低开关频率，加大感值再调一下，谢谢大佬

DCDC的SW脚出现谐波怎么办（LM25145）？

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