新一代Fly-buck变换器及同步升压降压控制器的介绍 (2)
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接下来 同步整流的BUCK-BOOST LM5118和25118 我相信如果在做工业的话 如果你在做汽车 或者有一些工业的地方 那可能已经用到这个芯片了 5175其实就是它的下一代产品 那个因为不是全同步整流的 这个是四管全部同步整流的 所以对5118来说 它做的功率一般来说40瓦 30瓦 主要是因为二极管发热比较厉害 但是因为5175的话 可以做的功率可能更大 我们参考设计可以做到100多200瓦 什么地方才会用到BUCK-BOOST呢 简单来说 常见地方就是说 加入系统里面有电池 这个电池是备份电池 但是你要插一个adapter 那你插adapter 它其实就是一个BUCK的范围 对于你的电池 它就是一个BOOST的范围 但是沒办法 有时候你插了电池供电 所以你的输入电压范围就变得比较宽 此时的话你需要BUCK-BOOST 还有一个情况是 我实际上 就选了24伏的adapter插件 我其实就是一个BUCK 但是 因为我要过一些认证一些标准 我的输入电压范围 比方说就是10到30伏 我的产品就需要 满足10到30伏的adapter 客户可以选择我推荐的adapter 客户也可以随机在市场买一个 满足我产品 电压范围的adapter就可以了 所以此时如果出现 我在输入 的地方就需要一个BUCK-BOOST 再一个就是在汽车里面 我们知道汽车的电池 它其实供电范围很宽 尤其是在冷车启动的一瞬间 你的电池电压会跌落地比较多 因为内阻比较大 跌落比较多 这时就需要一个BUCK-BOOST 基本上就是这种 这些场合 一般来说 在工业里面 对BUCK-BOOST功率 要求还是比较高的 因为这种BUC BOOST一般放在 第一级 对功率要求比较高 刚刚讲了几种范围 就是它输出的话 一般 我看到有一些客户 他比方说做一些产品 因为他不是做终端产品 比方说他做一个电源 或者什么东西 给他的终端客户的时候 就会出现这种情况 就是说 我需要一个旋钮或者什么 有一个MCU或什么 我发一个东西 让我的输出电压可调 这时候你可能也会遇到升降压的情况 此时也需要一个BUCK-BOOST 这边就是几种不同的应用了 这个就不需要仔细讲 给不同的东西的应用 尤其是 这边TAB C的地方 现在TAB C很火 包括这种 Fast Charge这种东西 它的输出 它的电压 5伏 9伏 12伏 20伏 这些都是可调的 那你输入电池的电压 如果镉电池 那还好 因为就是BOOST 那还无所谓 那如果你液晶电池 铅酸电池 电池电压比较高的时候 你就需要一个BUCK-BOOST 就是后面这个东西 这一边 主要是一些不同的应用场景 这个地方就不详细地讲了 其实有人问到我就是说 其实BUCK-BOOST相对来说 成本比BUCK和BOOST贵一些的 有人会说 为什么我不用 BUCK并联一个BOOST好了 但是存在一个问题 比方说我输出现在12伏 我输入现在是11伏 或者输入就是12伏 那你是让BUCK工作 还是BOOST工作 还是两个都不工作 或者两个都工作 对不对 这是一个问题 那你怎么去控制 其实把它合并起来之后 最难的地方是什么 就是在那个零件的地方 我到底是让BUCK工作 还是让BOOST工作 还是都工作 还是都不工作 这就是最难的地方 合在一起的话 这些优点就不说了 因为 合在一起的话 整个的size都会小很多 其实它整个的成本 也其实因为你共用了一个电感 所以呢 整个的成本 还是比分离的要便宜一些的 这边讲了几个BUCK-BOOST的拓扑 SEPIC这个拓扑用得不多 但是在某些精密的地方 会用到这些东西 当电流不大的情况下 因为我们知道 SEPIC这块有一个 电容 它这个电容是要流过主功率电流的 此时这个电流会比较大 然后损耗会比较大 所以这个应用的场合 其实我感觉不是那么多 用在小电流的地方可能会好 而且这个电容要求比较高 可能需要一些COG的电容 因为对于损耗比较高 它发热比较厉害 对于可靠性要求比较高 那返机来说 它里面也有一个变压器 当你不需要隔离的地方 你用这种其实也不是很好 然后 它有漏电流 所以还要RC就是漏感 你这个电流还需要前位什么的 也都不是太好 所以对于一些不隔离的地方 其实这种BUCK-BOOST的话 这种有些人就会問说 BUCK-BOOST输出不是负压吗 为什么你输出是正压 这个和传统课本上 讲的BUCK-BOOST不太一样 它就是一个四管的BUCK-BOOST 对于5118来说的话 它以前设计的时候 它是工作在 就是BOOST模式和 BUCK-BOOST模式 意思是说当你在升 因为它是工作在BUCK模式 和BUCK-BOOST模式 所以当你在升压的时候 它是工作在BUCK-BOOST模式 有一个最常见的概念 大家需要清楚 就是对于BUCK-BOOST模式来说 BUCK-BOOST电感电流等于多少 我们知道 对于BOOST来说 它的电感应该在输入侧 所以它的电流等于多少 等于输入的 它的频率电流等于输入电流 对于BUCK来说 它的电感在后边 所以它的电感频率电流等于输出电流 但是对于BUCK-BOOST就不一样 BUCK-BOOST来说 应该说BUCK-BOOST是怎么运行的 这两个MOS管开通的时候 你看 输入电压夹在这个电源上 左边输入 右边是零 续流的时候怎么续的 这两个MOS管全部关断 这两个二极管来续流 左端输入就是零 右边就是输出电压 所以说会出现一个什么情况 所以出现一个什么情况 左右两边的电流怎么样 MOS管和二极管电流都是断续的 那就会导致 大家可以去算一下 就会导致 这个电感电流 它就等于输入电流加输出电流 它的频率值 那对于一个 比如说12伏转12伏 5安培的 输入是5安培 输出是5安培 电感平均电流就是10安培 再加上纹波 你就要12安培 选一个电感需要多大 15安培 17安培 你这个就会比较大一些 但是对5175来说 它因为要做更大的功率 但是当功率比较小 比方说输2安培 3安培的时候 这个电感还是比较好选的 其实没什么关系 但是当你 因为二极管成本比MOS管小一些 所以它对于低功率的情况下的话 会比较好一些 但是对于大功率来说 比方说我刚刚说5安培 10安培 这种情况来说的话 你的电感电流非常慢 所以选的电感也会比较大 那它这个运行在什么模式呢 它运行在一个 BUCK模式和BOOST模式 当BOOST的时候呢 这个就完全关断 这个就完全开通 我这边你看 这就是一个BOOST 当我用BUCK模式的话 这个完全关断 这个完全开通 我这边这三个就组成了一个BUCK 它的整个纹波 它的平均电流就会降下来 这一页的话 就是我提到的 基本上就是 随着电压在不同比例的关系的话 5118它的和SEPIC这种电流 就会比较大 所以 当你功率比较小的时候 5118 功率比较大的时候 5175 这边是有一些 因为对于这种看起来比较简单 因为功率比较大的时候 它和一个 比方说一安培 比方说 5伏 转3.3伏 1安培 和12转5伏 1安培的DCDC 还是不太一样 因为比方说 对于小功率的那种东西 你可能画一个原理图 你可能马上随便 画一个PCB好像就可以正常跑了 没有什么问题 但是当功率比较大的时候 它对于PCB layout的要求 对于整个参数的设计 去耦电容的布局 这些东西都要求比较高 所以TI做了很多 这种Reference Design 大家在设计这些东西的时候 我还是比较建议 大家去TI Design 上去下载一下那些东西 去参考一下 那些东西因为是别人做过的 实际上已经测过了 是没有什么问题的 所以大家参考 对以后的工作会有很多帮助 这边是根据不同的功率等级 选择了这几种拓扑 这边是5175的这些 刚刚其实它的运行模式 都讲了 重点还要讲的 它有一个很好的特点 feature 是什么feature 我们看这边 这边有一个IS-和IS+ 然后呢 你看这一块输出电容的后面 这一块小一点的电阻 10毫欧的电阻 这个电阻干什么呢 这个电阻干什么呢 限流 这个做恒流用 就是常见的 比方说 我后面要给一个铅酸电池充电 或者是我短路的时候 OK 你可以短路 对不对 短路的时候 我要输出电流 输出电压等于零 其实比方说跑个10安培什么的 没有关系的 对不对 但是在某些系统里面 有一个什么要求呢 短路电流的峰值不能超过某些值 我们知道 DCDC里面都是有什么东西呢 有cycle by cycle的限流点 大家应该都知道的 你仔细去看系统里面 cycle by cycle的限流点 其实是比较宽的 那个cycle by cycle用来干什么呢 用来限制我整个系统不被打死 但是它很难去控制说 我这个输出电流的 因为cycle by cycle 它是监测的波 它很难去控制峰值的点 要到什么地方 但是如果说 我有客户的系统 它要求短路的时候 我的峰值不能超过8安培 那当你在功率比较大的时候 你这个地方 因为我正常 输出的饱和电路是多少 是5安培 那我的短路的峰值不能超过8安培 你会发现你cycle by cycle的功能 你可以保证整个系统不死 但是你不能保证 峰值的地方达不到8安培 这个地方就很好了 当我一旦短路的时候 电流的信息就会采到芯片里面 芯片立马就切到电流环的模式 相当于怎么样 我就恒流输出了 比方说我把这块设置完之后 我限到7安培 6安培对不对 因为我最大的是5安培 我设到7安培或6安培 比方说7安培 我一旦短路了之后 芯片就在一个恒流模式工作 然后输出就是平均 的6安培的一个很稳定的 很平均的一个 我测过 所以这个对于那个很有好处 当然这个放在输出 如果你放在输入也一样 因为比方说你输入是一个电池 或者你输入是一个电源 比方说它最大能提供8安培 但是正常你从输入出一个6安培 那假如短路的时候 它损害会出尖刺 那这些尖刺会导致什么 如果你输出电容过大的话 它损害的东西Power Supply要提供 它损害的监测会怎么样 会把你前面的电源 拉到CC模式 输出电压就会突然跌 所以整个系统会震荡 此时如果有这个功能的话就很好 它就限道 防止前面电源进入CC模式 然后来做保护 效果就非常好 关于这一点的话 如果后续大家有什么问题的话 可以线下交流 或者和TI的一些人来交流这个点 反正对于你们的应用来说非常多 我客户当时要了这颗芯片 就是因为我们有这个功能 就是这样 这边是它的一些效率 就是有一个对比 它比较难的地方就是在 转折的地方 下一页会有讲到它是怎么控制的 除了刚刚说的之外 它还有一个短频的功能 如果你不测EMI 你可能感受不到 但是EMI就能感受得到 当监测很讨厌 你过不了这个标准 那你用一个短频就会好很多 这个就是说 在短路的时候 它有hiccup打嗝的cycle by cycle 假如你加了我刚刚说的功能进去的话 它就是一个恒定的电流 然后就会好很多 你看cycle by cycle 的点 其实是高很多的 假如你没有那种需求的话 可能要求没有那么高 比方说你要是做充电的部分 CVCC的模式 那刚刚那个方式就会好很多 这边的话就是 这页主要是讲它的模式 因为它这种就是峰值电流模式 我们知道 峰值电流模式怎么样 我电压环出来一个PI 调理了之后出来一个孔电压 我怎么产生这样一个呢 我把电流采过来 当电流碰到这个孔值的时候 我的带宽比就结束了 我这段是T up的时间 这段就是T off的时间 对于BUCK来说 因为 你要采上管 比方说这是一个 这是一个BUCK 假如在 这个时间段这是一个BUCK的时候 你要采这个电流是比较不方便的 原因是什么 因为这是一个浮点 那你是要有一个 比方说 有一个运放怎么样 你才过来调理的时候 它这个共模电压的內压比较高 那我就选择 我就采这个下管电压 但是你采过来下管电压是这样 它不是一个上升的 芯片里面做了一个 就是模拟的那个东西 因为我这个芯片 我们知道 因为在以前的时候 它这个始终是这样一个三角波 我知道这个峰值 知道这个谷值的话 就可以 芯片里面就可以 模拟出来上升源的这个 因为我下一个峰值的话 我就用当前周期的峰值 模拟下一个周期的峰值 这样的话 我就可以得到这样一个 就会得到一个上升的电流波形 然后我再做比较的话 就可以实现峰值电流模式的控制 这一页我讲的说 就是刚刚讲的 我12伏输入 12伏输出的时候 到底是BUCK工作还是BOOST工作 还是BUCK-BOOST都工作 还是怎么样 然后这一页就会讲到这个东西 这个图就不看了 我给大家看后面的实验波形 大家就会比较清楚了 比方说输出是12伏 当输入是10.5伏的时候 我怎么工作呢 你看 这是两个SW 我不管电流 你只要看两个SW点就可以了 第一个在升压的 你看这个是10.5伏到12伏 这是一个升压的阶段 它怎么样呢 左边 就是蓝色的是哪一个呢 就是这个SW1 这个是SW2 就是右边在工作 因为在BOOST 所以是 啊对 这个 然后右边是SW2在工作 SW1就没有工作 所以它是完全BOOST 当在13.5伏的时候 你看它这两个都有在工作 你对输入不输入来说 你看 SW2没有工作 SW1就在工作 那它完成工作在一个BUCK模式 在中间的状态的情况下 大家看一下 怎么样呢 左边也在工作 右边也在工作 说明怎么样 既有BUCK又有BOOST 所以它实现了这样一个 这样一个模式 所以假如你说 我能实现吗 我可以告诉你 你应该实现不了 因为这个还是很复杂的 好 那这边的话 是抖屏的 过EMI的这个就不仔细讲了 它有一个抖屏 成你测EMI的整个效果 这边可以看到 峰值这个地方可以低了10dB 对于过EMI还是非常好的 这个就是刚刚讲的 平均电流的那个东西 就是说 你可以做一个限流 也可以做一个平均电流 你可以采输入电流 也可以采输出电流 这个都可以的 这边的话就是N1的这些东西 重点的话 我给大家 这边是EVM 我重点的话讲一下 这是Webench的一些东西 这边大家都应该比较熟悉了 这一些仿真工具啊这一类的 这一块就不仔细讲了 我主要讲一下TI DESIGN里面 这个我刚刚有提到 这个EXCEL 我还是对于这种大功率的情况下 我建议大家 从网上calculator 把Excel表格down下来 然后去做 然后你看到 这边它算完了之后 design center完了之后 这边BOM和skematic都有 然后对应的EVM的图 PCB layout也有 然后在Excel表格里面 你看这边 它会 是这样的 白色地方它就算出了一些参数 BUCK 因为算出来的值 不一定是BUCK可以选择的电阻 我取一个临近的值 它这个图什么的都会变化 对于你仿真来说什么都会很好 这些 你看比方说 在这个表格里面 它这个效率 它会拟合出来一个效率 并且呢 它会对于 有一些客户 你不是要写一些报告吗 我整个的效率是多少 这个效率损耗在什么地方呢 你看这个里面 我的MOS管的损耗 我的电感的损耗 我的Fly-Buck的损耗 它这里面都有一个图给你 如果你写报告的话 这个东西就非常好 直接贴进去就可以了 这些告诉你大概怎么改这些东西 它前面都有详细的这些说明 有时候你算出来那个值 你就想问 我的值是怎么算出来的 你点到Excel表格上 它就会出现那个公式 你去对一下 就知道这个值是怎么算出来的 然后这边是PCB layout 对于这边来说的话 其实在 大电流情况下 环路其实要求非常高 我的客户在画这些东西的时候 我一般都 都会告诉他 你画完之后 过来让我review一下你的PCB 因为对于整个环路 对于你的电流 你的寄生电容 在这边的话 你看他里面都有 你看我的 因为你电容比较大的时候 你的寄生电感产生 的尖峰什么的都会比较高 如果你的环路设计得不好的话 就是最坏的情况就是你的芯片 你的MOS管经常莫名其妙就会烧坏 比较简单一点的情况就是 你EMI的效果就会比较差 还有就是输出的去耦电容 不好的话你怎么样 你的纹波就会比较大 比如5175这一个 我第一次去客户那儿的时候 我就随便搭了个东西测了一下 客户说 你这个芯片不能用啊 这怎么用啊 但是其实他因为没有经验 他不知道这种大电阻情况下 我输出的电容怎么 把我的去耦电容怎么加 我和他一起 把这个设置了以后呢 我们立马就可以 把600毫伏的东西降到60毫伏 50毫伏 就可以满足他的需求 除了输出电容对于纹波的测试来说 你探头的要求也很高 大家应该知道这个计量图怎么用吧 要加一个弹簧一样的小东西套在前面 使环路最小 千万不要用D回路那个夹子去夹 夹了那个地方说 我测出来的那个东西 非常高 这个是什么情况 那你要看到两点 因为输出纹波其实 是由两个部分组成的 你会看到是一个三角波 在三角波转折的地方 会有一些很细的间距 对不对 如果三角波比较大的地方的话 要怎么办 两点注意的 一个 你输入电容选择是不是太小了 第二点 你输入电容 是不是选了一个电容 你的ESR很大 对不对 这两点都会影响到 三角波的复制 还有一点就是尖刺很高 尖刺很高什么原因 去耦电容 去耦电容 有些人说我填了去耦电容 去耦电容一般加多大 0.47 0.1 就把它贴到了不得了 对不对 你说我贴了 可是我还不行 又为什么呢 贴的位置不对 因为所有电流流过的地方都要怎么样 都要经过这些电容 经常出现的问题是这样的问题 就是电极电压体积比较大 我电流本来要从这儿往这边流的 但是我这块摆不下了 然后我说 那没关系 我这边有一个空间 然后我把电容摆在这儿 然后呢 我就这样画了一下 然后电流就这样流过来了 你说你如果把电流摆在这儿的话 你对这边这个有什么滤波效果呢 没有任何滤波效果 所以很多人 在这方面还是会犯一些小错误的 大家平时多看一下 我觉得平时在做这种大电流的情况下 多参考一下EVM PCB layout 会对大家有一些提示 会好一些 这边它就是layout的位置 就不详细讲了 然后 这边TI design我重点强调一下 我还是比较 建议大家去注册一下myTI 因为上面的话 你一些GUI的软件什么都可以下载 比较方便 TI DESIGN的话 你点TI的官网 在application design的地方 这边有一个TI DESIGN 然后你进来之后 比方说你要5175 LM5175你搜这颗料之后呢 我是截了 它有时候会搜出来很多个 我截了其中第一个 放在这儿给大家说一下 就是你看这边 它有对于这颗料它的应用 然后 它规格是多少 它这边都写了 然后有不同功率 你看这个总共多少瓦 300瓦一个功率 然后这边有schmatic 有BOM 然后technical reference里面 就是test result 这边都有写 对于你的设计的过程会有很多好处 好今天基本上就这样
接下来 同步整流的BUCK-BOOST LM5118和25118 我相信如果在做工业的话 如果你在做汽车 或者有一些工业的地方 那可能已经用到这个芯片了 5175其实就是它的下一代产品 那个因为不是全同步整流的 这个是四管全部同步整流的 所以对5118来说 它做的功率一般来说40瓦 30瓦 主要是因为二极管发热比较厉害 但是因为5175的话 可以做的功率可能更大 我们参考设计可以做到100多200瓦 什么地方才会用到BUCK-BOOST呢 简单来说 常见地方就是说 加入系统里面有电池 这个电池是备份电池 但是你要插一个adapter 那你插adapter 它其实就是一个BUCK的范围 对于你的电池 它就是一个BOOST的范围 但是沒办法 有时候你插了电池供电 所以你的输入电压范围就变得比较宽 此时的话你需要BUCK-BOOST 还有一个情况是 我实际上 就选了24伏的adapter插件 我其实就是一个BUCK 但是 因为我要过一些认证一些标准 我的输入电压范围 比方说就是10到30伏 我的产品就需要 满足10到30伏的adapter 客户可以选择我推荐的adapter 客户也可以随机在市场买一个 满足我产品 电压范围的adapter就可以了 所以此时如果出现 我在输入 的地方就需要一个BUCK-BOOST 再一个就是在汽车里面 我们知道汽车的电池 它其实供电范围很宽 尤其是在冷车启动的一瞬间 你的电池电压会跌落地比较多 因为内阻比较大 跌落比较多 这时就需要一个BUCK-BOOST 基本上就是这种 这些场合 一般来说 在工业里面 对BUCK-BOOST功率 要求还是比较高的 因为这种BUC BOOST一般放在 第一级 对功率要求比较高 刚刚讲了几种范围 就是它输出的话 一般 我看到有一些客户 他比方说做一些产品 因为他不是做终端产品 比方说他做一个电源 或者什么东西 给他的终端客户的时候 就会出现这种情况 就是说 我需要一个旋钮或者什么 有一个MCU或什么 我发一个东西 让我的输出电压可调 这时候你可能也会遇到升降压的情况 此时也需要一个BUCK-BOOST 这边就是几种不同的应用了 这个就不需要仔细讲 给不同的东西的应用 尤其是 这边TAB C的地方 现在TAB C很火 包括这种 Fast Charge这种东西 它的输出 它的电压 5伏 9伏 12伏 20伏 这些都是可调的 那你输入电池的电压 如果镉电池 那还好 因为就是BOOST 那还无所谓 那如果你液晶电池 铅酸电池 电池电压比较高的时候 你就需要一个BUCK-BOOST 就是后面这个东西 这一边 主要是一些不同的应用场景 这个地方就不详细地讲了 其实有人问到我就是说 其实BUCK-BOOST相对来说 成本比BUCK和BOOST贵一些的 有人会说 为什么我不用 BUCK并联一个BOOST好了 但是存在一个问题 比方说我输出现在12伏 我输入现在是11伏 或者输入就是12伏 那你是让BUCK工作 还是BOOST工作 还是两个都不工作 或者两个都工作 对不对 这是一个问题 那你怎么去控制 其实把它合并起来之后 最难的地方是什么 就是在那个零件的地方 我到底是让BUCK工作 还是让BOOST工作 还是都工作 还是都不工作 这就是最难的地方 合在一起的话 这些优点就不说了 因为 合在一起的话 整个的size都会小很多 其实它整个的成本 也其实因为你共用了一个电感 所以呢 整个的成本 还是比分离的要便宜一些的 这边讲了几个BUCK-BOOST的拓扑 SEPIC这个拓扑用得不多 但是在某些精密的地方 会用到这些东西 当电流不大的情况下 因为我们知道 SEPIC这块有一个 电容 它这个电容是要流过主功率电流的 此时这个电流会比较大 然后损耗会比较大 所以这个应用的场合 其实我感觉不是那么多 用在小电流的地方可能会好 而且这个电容要求比较高 可能需要一些COG的电容 因为对于损耗比较高 它发热比较厉害 对于可靠性要求比较高 那返机来说 它里面也有一个变压器 当你不需要隔离的地方 你用这种其实也不是很好 然后 它有漏电流 所以还要RC就是漏感 你这个电流还需要前位什么的 也都不是太好 所以对于一些不隔离的地方 其实这种BUCK-BOOST的话 这种有些人就会問说 BUCK-BOOST输出不是负压吗 为什么你输出是正压 这个和传统课本上 讲的BUCK-BOOST不太一样 它就是一个四管的BUCK-BOOST 对于5118来说的话 它以前设计的时候 它是工作在 就是BOOST模式和 BUCK-BOOST模式 意思是说当你在升 因为它是工作在BUCK模式 和BUCK-BOOST模式 所以当你在升压的时候 它是工作在BUCK-BOOST模式 有一个最常见的概念 大家需要清楚 就是对于BUCK-BOOST模式来说 BUCK-BOOST电感电流等于多少 我们知道 对于BOOST来说 它的电感应该在输入侧 所以它的电流等于多少 等于输入的 它的频率电流等于输入电流 对于BUCK来说 它的电感在后边 所以它的电感频率电流等于输出电流 但是对于BUCK-BOOST就不一样 BUCK-BOOST来说 应该说BUCK-BOOST是怎么运行的 这两个MOS管开通的时候 你看 输入电压夹在这个电源上 左边输入 右边是零 续流的时候怎么续的 这两个MOS管全部关断 这两个二极管来续流 左端输入就是零 右边就是输出电压 所以说会出现一个什么情况 所以出现一个什么情况 左右两边的电流怎么样 MOS管和二极管电流都是断续的 那就会导致 大家可以去算一下 就会导致 这个电感电流 它就等于输入电流加输出电流 它的频率值 那对于一个 比如说12伏转12伏 5安培的 输入是5安培 输出是5安培 电感平均电流就是10安培 再加上纹波 你就要12安培 选一个电感需要多大 15安培 17安培 你这个就会比较大一些 但是对5175来说 它因为要做更大的功率 但是当功率比较小 比方说输2安培 3安培的时候 这个电感还是比较好选的 其实没什么关系 但是当你 因为二极管成本比MOS管小一些 所以它对于低功率的情况下的话 会比较好一些 但是对于大功率来说 比方说我刚刚说5安培 10安培 这种情况来说的话 你的电感电流非常慢 所以选的电感也会比较大 那它这个运行在什么模式呢 它运行在一个 BUCK模式和BOOST模式 当BOOST的时候呢 这个就完全关断 这个就完全开通 我这边你看 这就是一个BOOST 当我用BUCK模式的话 这个完全关断 这个完全开通 我这边这三个就组成了一个BUCK 它的整个纹波 它的平均电流就会降下来 这一页的话 就是我提到的 基本上就是 随着电压在不同比例的关系的话 5118它的和SEPIC这种电流 就会比较大 所以 当你功率比较小的时候 5118 功率比较大的时候 5175 这边是有一些 因为对于这种看起来比较简单 因为功率比较大的时候 它和一个 比方说一安培 比方说 5伏 转3.3伏 1安培 和12转5伏 1安培的DCDC 还是不太一样 因为比方说 对于小功率的那种东西 你可能画一个原理图 你可能马上随便 画一个PCB好像就可以正常跑了 没有什么问题 但是当功率比较大的时候 它对于PCB layout的要求 对于整个参数的设计 去耦电容的布局 这些东西都要求比较高 所以TI做了很多 这种Reference Design 大家在设计这些东西的时候 我还是比较建议 大家去TI Design 上去下载一下那些东西 去参考一下 那些东西因为是别人做过的 实际上已经测过了 是没有什么问题的 所以大家参考 对以后的工作会有很多帮助 这边是根据不同的功率等级 选择了这几种拓扑 这边是5175的这些 刚刚其实它的运行模式 都讲了 重点还要讲的 它有一个很好的特点 feature 是什么feature 我们看这边 这边有一个IS-和IS+ 然后呢 你看这一块输出电容的后面 这一块小一点的电阻 10毫欧的电阻 这个电阻干什么呢 这个电阻干什么呢 限流 这个做恒流用 就是常见的 比方说 我后面要给一个铅酸电池充电 或者是我短路的时候 OK 你可以短路 对不对 短路的时候 我要输出电流 输出电压等于零 其实比方说跑个10安培什么的 没有关系的 对不对 但是在某些系统里面 有一个什么要求呢 短路电流的峰值不能超过某些值 我们知道 DCDC里面都是有什么东西呢 有cycle by cycle的限流点 大家应该都知道的 你仔细去看系统里面 cycle by cycle的限流点 其实是比较宽的 那个cycle by cycle用来干什么呢 用来限制我整个系统不被打死 但是它很难去控制说 我这个输出电流的 因为cycle by cycle 它是监测的波 它很难去控制峰值的点 要到什么地方 但是如果说 我有客户的系统 它要求短路的时候 我的峰值不能超过8安培 那当你在功率比较大的时候 你这个地方 因为我正常 输出的饱和电路是多少 是5安培 那我的短路的峰值不能超过8安培 你会发现你cycle by cycle的功能 你可以保证整个系统不死 但是你不能保证 峰值的地方达不到8安培 这个地方就很好了 当我一旦短路的时候 电流的信息就会采到芯片里面 芯片立马就切到电流环的模式 相当于怎么样 我就恒流输出了 比方说我把这块设置完之后 我限到7安培 6安培对不对 因为我最大的是5安培 我设到7安培或6安培 比方说7安培 我一旦短路了之后 芯片就在一个恒流模式工作 然后输出就是平均 的6安培的一个很稳定的 很平均的一个 我测过 所以这个对于那个很有好处 当然这个放在输出 如果你放在输入也一样 因为比方说你输入是一个电池 或者你输入是一个电源 比方说它最大能提供8安培 但是正常你从输入出一个6安培 那假如短路的时候 它损害会出尖刺 那这些尖刺会导致什么 如果你输出电容过大的话 它损害的东西Power Supply要提供 它损害的监测会怎么样 会把你前面的电源 拉到CC模式 输出电压就会突然跌 所以整个系统会震荡 此时如果有这个功能的话就很好 它就限道 防止前面电源进入CC模式 然后来做保护 效果就非常好 关于这一点的话 如果后续大家有什么问题的话 可以线下交流 或者和TI的一些人来交流这个点 反正对于你们的应用来说非常多 我客户当时要了这颗芯片 就是因为我们有这个功能 就是这样 这边是它的一些效率 就是有一个对比 它比较难的地方就是在 转折的地方 下一页会有讲到它是怎么控制的 除了刚刚说的之外 它还有一个短频的功能 如果你不测EMI 你可能感受不到 但是EMI就能感受得到 当监测很讨厌 你过不了这个标准 那你用一个短频就会好很多 这个就是说 在短路的时候 它有hiccup打嗝的cycle by cycle 假如你加了我刚刚说的功能进去的话 它就是一个恒定的电流 然后就会好很多 你看cycle by cycle 的点 其实是高很多的 假如你没有那种需求的话 可能要求没有那么高 比方说你要是做充电的部分 CVCC的模式 那刚刚那个方式就会好很多 这边的话就是 这页主要是讲它的模式 因为它这种就是峰值电流模式 我们知道 峰值电流模式怎么样 我电压环出来一个PI 调理了之后出来一个孔电压 我怎么产生这样一个呢 我把电流采过来 当电流碰到这个孔值的时候 我的带宽比就结束了 我这段是T up的时间 这段就是T off的时间 对于BUCK来说 因为 你要采上管 比方说这是一个 这是一个BUCK 假如在 这个时间段这是一个BUCK的时候 你要采这个电流是比较不方便的 原因是什么 因为这是一个浮点 那你是要有一个 比方说 有一个运放怎么样 你才过来调理的时候 它这个共模电压的內压比较高 那我就选择 我就采这个下管电压 但是你采过来下管电压是这样 它不是一个上升的 芯片里面做了一个 就是模拟的那个东西 因为我这个芯片 我们知道 因为在以前的时候 它这个始终是这样一个三角波 我知道这个峰值 知道这个谷值的话 就可以 芯片里面就可以 模拟出来上升源的这个 因为我下一个峰值的话 我就用当前周期的峰值 模拟下一个周期的峰值 这样的话 我就可以得到这样一个 就会得到一个上升的电流波形 然后我再做比较的话 就可以实现峰值电流模式的控制 这一页我讲的说 就是刚刚讲的 我12伏输入 12伏输出的时候 到底是BUCK工作还是BOOST工作 还是BUCK-BOOST都工作 还是怎么样 然后这一页就会讲到这个东西 这个图就不看了 我给大家看后面的实验波形 大家就会比较清楚了 比方说输出是12伏 当输入是10.5伏的时候 我怎么工作呢 你看 这是两个SW 我不管电流 你只要看两个SW点就可以了 第一个在升压的 你看这个是10.5伏到12伏 这是一个升压的阶段 它怎么样呢 左边 就是蓝色的是哪一个呢 就是这个SW1 这个是SW2 就是右边在工作 因为在BOOST 所以是 啊对 这个 然后右边是SW2在工作 SW1就没有工作 所以它是完全BOOST 当在13.5伏的时候 你看它这两个都有在工作 你对输入不输入来说 你看 SW2没有工作 SW1就在工作 那它完成工作在一个BUCK模式 在中间的状态的情况下 大家看一下 怎么样呢 左边也在工作 右边也在工作 说明怎么样 既有BUCK又有BOOST 所以它实现了这样一个 这样一个模式 所以假如你说 我能实现吗 我可以告诉你 你应该实现不了 因为这个还是很复杂的 好 那这边的话 是抖屏的 过EMI的这个就不仔细讲了 它有一个抖屏 成你测EMI的整个效果 这边可以看到 峰值这个地方可以低了10dB 对于过EMI还是非常好的 这个就是刚刚讲的 平均电流的那个东西 就是说 你可以做一个限流 也可以做一个平均电流 你可以采输入电流 也可以采输出电流 这个都可以的 这边的话就是N1的这些东西 重点的话 我给大家 这边是EVM 我重点的话讲一下 这是Webench的一些东西 这边大家都应该比较熟悉了 这一些仿真工具啊这一类的 这一块就不仔细讲了 我主要讲一下TI DESIGN里面 这个我刚刚有提到 这个EXCEL 我还是对于这种大功率的情况下 我建议大家 从网上calculator 把Excel表格down下来 然后去做 然后你看到 这边它算完了之后 design center完了之后 这边BOM和skematic都有 然后对应的EVM的图 PCB layout也有 然后在Excel表格里面 你看这边 它会 是这样的 白色地方它就算出了一些参数 BUCK 因为算出来的值 不一定是BUCK可以选择的电阻 我取一个临近的值 它这个图什么的都会变化 对于你仿真来说什么都会很好 这些 你看比方说 在这个表格里面 它这个效率 它会拟合出来一个效率 并且呢 它会对于 有一些客户 你不是要写一些报告吗 我整个的效率是多少 这个效率损耗在什么地方呢 你看这个里面 我的MOS管的损耗 我的电感的损耗 我的Fly-Buck的损耗 它这里面都有一个图给你 如果你写报告的话 这个东西就非常好 直接贴进去就可以了 这些告诉你大概怎么改这些东西 它前面都有详细的这些说明 有时候你算出来那个值 你就想问 我的值是怎么算出来的 你点到Excel表格上 它就会出现那个公式 你去对一下 就知道这个值是怎么算出来的 然后这边是PCB layout 对于这边来说的话 其实在 大电流情况下 环路其实要求非常高 我的客户在画这些东西的时候 我一般都 都会告诉他 你画完之后 过来让我review一下你的PCB 因为对于整个环路 对于你的电流 你的寄生电容 在这边的话 你看他里面都有 你看我的 因为你电容比较大的时候 你的寄生电感产生 的尖峰什么的都会比较高 如果你的环路设计得不好的话 就是最坏的情况就是你的芯片 你的MOS管经常莫名其妙就会烧坏 比较简单一点的情况就是 你EMI的效果就会比较差 还有就是输出的去耦电容 不好的话你怎么样 你的纹波就会比较大 比如5175这一个 我第一次去客户那儿的时候 我就随便搭了个东西测了一下 客户说 你这个芯片不能用啊 这怎么用啊 但是其实他因为没有经验 他不知道这种大电阻情况下 我输出的电容怎么 把我的去耦电容怎么加 我和他一起 把这个设置了以后呢 我们立马就可以 把600毫伏的东西降到60毫伏 50毫伏 就可以满足他的需求 除了输出电容对于纹波的测试来说 你探头的要求也很高 大家应该知道这个计量图怎么用吧 要加一个弹簧一样的小东西套在前面 使环路最小 千万不要用D回路那个夹子去夹 夹了那个地方说 我测出来的那个东西 非常高 这个是什么情况 那你要看到两点 因为输出纹波其实 是由两个部分组成的 你会看到是一个三角波 在三角波转折的地方 会有一些很细的间距 对不对 如果三角波比较大的地方的话 要怎么办 两点注意的 一个 你输入电容选择是不是太小了 第二点 你输入电容 是不是选了一个电容 你的ESR很大 对不对 这两点都会影响到 三角波的复制 还有一点就是尖刺很高 尖刺很高什么原因 去耦电容 去耦电容 有些人说我填了去耦电容 去耦电容一般加多大 0.47 0.1 就把它贴到了不得了 对不对 你说我贴了 可是我还不行 又为什么呢 贴的位置不对 因为所有电流流过的地方都要怎么样 都要经过这些电容 经常出现的问题是这样的问题 就是电极电压体积比较大 我电流本来要从这儿往这边流的 但是我这块摆不下了 然后我说 那没关系 我这边有一个空间 然后我把电容摆在这儿 然后呢 我就这样画了一下 然后电流就这样流过来了 你说你如果把电流摆在这儿的话 你对这边这个有什么滤波效果呢 没有任何滤波效果 所以很多人 在这方面还是会犯一些小错误的 大家平时多看一下 我觉得平时在做这种大电流的情况下 多参考一下EVM PCB layout 会对大家有一些提示 会好一些 这边它就是layout的位置 就不详细讲了 然后 这边TI design我重点强调一下 我还是比较 建议大家去注册一下myTI 因为上面的话 你一些GUI的软件什么都可以下载 比较方便 TI DESIGN的话 你点TI的官网 在application design的地方 这边有一个TI DESIGN 然后你进来之后 比方说你要5175 LM5175你搜这颗料之后呢 我是截了 它有时候会搜出来很多个 我截了其中第一个 放在这儿给大家说一下 就是你看这边 它有对于这颗料它的应用 然后 它规格是多少 它这边都写了 然后有不同功率 你看这个总共多少瓦 300瓦一个功率 然后这边有schmatic 有BOM 然后technical reference里面 就是test result 这边都有写 对于你的设计的过程会有很多好处 好今天基本上就这样
接下来 同步整流的BUCK-BOOST
LM5118和25118
我相信如果在做工业的话 如果你在做汽车
或者有一些工业的地方 那可能已经用到这个芯片了
5175其实就是它的下一代产品
那个因为不是全同步整流的 这个是四管全部同步整流的
所以对5118来说 它做的功率一般来说40瓦 30瓦
主要是因为二极管发热比较厉害
但是因为5175的话 可以做的功率可能更大
我们参考设计可以做到100多200瓦
什么地方才会用到BUCK-BOOST呢
简单来说 常见地方就是说
加入系统里面有电池 这个电池是备份电池
但是你要插一个adapter
那你插adapter 它其实就是一个BUCK的范围
对于你的电池 它就是一个BOOST的范围
但是沒办法 有时候你插了电池供电
所以你的输入电压范围就变得比较宽
此时的话你需要BUCK-BOOST
还有一个情况是 我实际上 就选了24伏的adapter插件
我其实就是一个BUCK
但是 因为我要过一些认证一些标准
我的输入电压范围 比方说就是10到30伏
我的产品就需要 满足10到30伏的adapter
客户可以选择我推荐的adapter 客户也可以随机在市场买一个
满足我产品 电压范围的adapter就可以了
所以此时如果出现 我在输入 的地方就需要一个BUCK-BOOST
再一个就是在汽车里面 我们知道汽车的电池
它其实供电范围很宽
尤其是在冷车启动的一瞬间 你的电池电压会跌落地比较多
因为内阻比较大 跌落比较多
这时就需要一个BUCK-BOOST
基本上就是这种 这些场合
一般来说 在工业里面 对BUCK-BOOST功率
要求还是比较高的 因为这种BUC BOOST一般放在
第一级 对功率要求比较高
刚刚讲了几种范围 就是它输出的话 一般
我看到有一些客户 他比方说做一些产品
因为他不是做终端产品 比方说他做一个电源
或者什么东西 给他的终端客户的时候
就会出现这种情况 就是说
我需要一个旋钮或者什么
有一个MCU或什么 我发一个东西
让我的输出电压可调 这时候你可能也会遇到升降压的情况
此时也需要一个BUCK-BOOST
这边就是几种不同的应用了
这个就不需要仔细讲 给不同的东西的应用 尤其是
这边TAB C的地方 现在TAB C很火 包括这种
Fast Charge这种东西 它的输出
它的电压 5伏 9伏 12伏 20伏 这些都是可调的
那你输入电池的电压 如果镉电池
那还好 因为就是BOOST
那还无所谓 那如果你液晶电池 铅酸电池
电池电压比较高的时候
你就需要一个BUCK-BOOST 就是后面这个东西
这一边 主要是一些不同的应用场景
这个地方就不详细地讲了
其实有人问到我就是说
其实BUCK-BOOST相对来说 成本比BUCK和BOOST贵一些的
有人会说 为什么我不用 BUCK并联一个BOOST好了
但是存在一个问题 比方说我输出现在12伏
我输入现在是11伏 或者输入就是12伏
那你是让BUCK工作 还是BOOST工作
还是两个都不工作 或者两个都工作
对不对 这是一个问题 那你怎么去控制
其实把它合并起来之后 最难的地方是什么
就是在那个零件的地方
我到底是让BUCK工作 还是让BOOST工作
还是都工作 还是都不工作
这就是最难的地方
合在一起的话 这些优点就不说了 因为
合在一起的话 整个的size都会小很多
其实它整个的成本 也其实因为你共用了一个电感
所以呢 整个的成本 还是比分离的要便宜一些的
这边讲了几个BUCK-BOOST的拓扑
SEPIC这个拓扑用得不多
但是在某些精密的地方 会用到这些东西
当电流不大的情况下 因为我们知道 SEPIC这块有一个
电容 它这个电容是要流过主功率电流的
此时这个电流会比较大 然后损耗会比较大
所以这个应用的场合 其实我感觉不是那么多
用在小电流的地方可能会好
而且这个电容要求比较高 可能需要一些COG的电容
因为对于损耗比较高 它发热比较厉害
对于可靠性要求比较高
那返机来说 它里面也有一个变压器
当你不需要隔离的地方 你用这种其实也不是很好 然后
它有漏电流 所以还要RC就是漏感 你这个电流还需要前位什么的
也都不是太好
所以对于一些不隔离的地方 其实这种BUCK-BOOST的话
这种有些人就会問说 BUCK-BOOST输出不是负压吗
为什么你输出是正压
这个和传统课本上 讲的BUCK-BOOST不太一样
它就是一个四管的BUCK-BOOST
对于5118来说的话 它以前设计的时候 它是工作在
就是BOOST模式和 BUCK-BOOST模式
意思是说当你在升
因为它是工作在BUCK模式 和BUCK-BOOST模式
所以当你在升压的时候
它是工作在BUCK-BOOST模式
有一个最常见的概念 大家需要清楚
就是对于BUCK-BOOST模式来说
BUCK-BOOST电感电流等于多少
我们知道 对于BOOST来说 它的电感应该在输入侧
所以它的电流等于多少
等于输入的 它的频率电流等于输入电流
对于BUCK来说 它的电感在后边
所以它的电感频率电流等于输出电流
但是对于BUCK-BOOST就不一样
BUCK-BOOST来说 应该说BUCK-BOOST是怎么运行的
这两个MOS管开通的时候
你看 输入电压夹在这个电源上
左边输入 右边是零
续流的时候怎么续的 这两个MOS管全部关断
这两个二极管来续流
左端输入就是零 右边就是输出电压
所以说会出现一个什么情况
所以出现一个什么情况 左右两边的电流怎么样
MOS管和二极管电流都是断续的
那就会导致 大家可以去算一下 就会导致
这个电感电流 它就等于输入电流加输出电流
它的频率值
那对于一个 比如说12伏转12伏 5安培的
输入是5安培 输出是5安培
电感平均电流就是10安培
再加上纹波 你就要12安培
选一个电感需要多大 15安培 17安培
你这个就会比较大一些
但是对5175来说 它因为要做更大的功率
但是当功率比较小 比方说输2安培 3安培的时候
这个电感还是比较好选的
其实没什么关系 但是当你 因为二极管成本比MOS管小一些
所以它对于低功率的情况下的话 会比较好一些
但是对于大功率来说 比方说我刚刚说5安培 10安培
这种情况来说的话 你的电感电流非常慢
所以选的电感也会比较大
那它这个运行在什么模式呢 它运行在一个
BUCK模式和BOOST模式
当BOOST的时候呢 这个就完全关断 这个就完全开通
我这边你看 这就是一个BOOST
当我用BUCK模式的话
这个完全关断 这个完全开通 我这边这三个就组成了一个BUCK
它的整个纹波 它的平均电流就会降下来
这一页的话 就是我提到的 基本上就是
随着电压在不同比例的关系的话
5118它的和SEPIC这种电流 就会比较大
所以 当你功率比较小的时候 5118
功率比较大的时候 5175
这边是有一些 因为对于这种看起来比较简单
因为功率比较大的时候 它和一个 比方说一安培
比方说 5伏 转3.3伏 1安培
和12转5伏 1安培的DCDC
还是不太一样
因为比方说 对于小功率的那种东西
你可能画一个原理图 你可能马上随便
画一个PCB好像就可以正常跑了 没有什么问题
但是当功率比较大的时候 它对于PCB layout的要求
对于整个参数的设计
去耦电容的布局
这些东西都要求比较高
所以TI做了很多 这种Reference Design
大家在设计这些东西的时候 我还是比较建议
大家去TI Design 上去下载一下那些东西
去参考一下 那些东西因为是别人做过的
实际上已经测过了 是没有什么问题的
所以大家参考 对以后的工作会有很多帮助
这边是根据不同的功率等级 选择了这几种拓扑
这边是5175的这些 刚刚其实它的运行模式
都讲了 重点还要讲的 它有一个很好的特点 feature
是什么feature 我们看这边
这边有一个IS-和IS+
然后呢 你看这一块输出电容的后面
这一块小一点的电阻 10毫欧的电阻 这个电阻干什么呢
这个电阻干什么呢 限流
这个做恒流用
就是常见的 比方说 我后面要给一个铅酸电池充电
或者是我短路的时候 OK 你可以短路
对不对 短路的时候 我要输出电流 输出电压等于零
其实比方说跑个10安培什么的
没有关系的 对不对
但是在某些系统里面 有一个什么要求呢
短路电流的峰值不能超过某些值
我们知道 DCDC里面都是有什么东西呢
有cycle by cycle的限流点 大家应该都知道的
你仔细去看系统里面 cycle by cycle的限流点
其实是比较宽的
那个cycle by cycle用来干什么呢
用来限制我整个系统不被打死
但是它很难去控制说
我这个输出电流的 因为cycle by cycle 它是监测的波
它很难去控制峰值的点 要到什么地方
但是如果说 我有客户的系统
它要求短路的时候 我的峰值不能超过8安培
那当你在功率比较大的时候
你这个地方 因为我正常 输出的饱和电路是多少 是5安培
那我的短路的峰值不能超过8安培
你会发现你cycle by cycle的功能 你可以保证整个系统不死
但是你不能保证 峰值的地方达不到8安培
这个地方就很好了 当我一旦短路的时候
电流的信息就会采到芯片里面
芯片立马就切到电流环的模式
相当于怎么样 我就恒流输出了
比方说我把这块设置完之后 我限到7安培 6安培对不对
因为我最大的是5安培
我设到7安培或6安培 比方说7安培 我一旦短路了之后
芯片就在一个恒流模式工作
然后输出就是平均 的6安培的一个很稳定的
很平均的一个 我测过
所以这个对于那个很有好处
当然这个放在输出 如果你放在输入也一样
因为比方说你输入是一个电池 或者你输入是一个电源
比方说它最大能提供8安培
但是正常你从输入出一个6安培
那假如短路的时候 它损害会出尖刺 那这些尖刺会导致什么
如果你输出电容过大的话 它损害的东西Power Supply要提供
它损害的监测会怎么样 会把你前面的电源
拉到CC模式 输出电压就会突然跌
所以整个系统会震荡
此时如果有这个功能的话就很好
它就限道 防止前面电源进入CC模式
然后来做保护 效果就非常好
关于这一点的话 如果后续大家有什么问题的话
可以线下交流 或者和TI的一些人来交流这个点
反正对于你们的应用来说非常多 我客户当时要了这颗芯片
就是因为我们有这个功能
就是这样
这边是它的一些效率 就是有一个对比 它比较难的地方就是在
转折的地方 下一页会有讲到它是怎么控制的
除了刚刚说的之外 它还有一个短频的功能
如果你不测EMI 你可能感受不到
但是EMI就能感受得到
当监测很讨厌 你过不了这个标准
那你用一个短频就会好很多
这个就是说 在短路的时候
它有hiccup打嗝的cycle by cycle
假如你加了我刚刚说的功能进去的话 它就是一个恒定的电流
然后就会好很多
你看cycle by cycle 的点 其实是高很多的
假如你没有那种需求的话 可能要求没有那么高
比方说你要是做充电的部分
CVCC的模式
那刚刚那个方式就会好很多
这边的话就是 这页主要是讲它的模式
因为它这种就是峰值电流模式
我们知道 峰值电流模式怎么样
我电压环出来一个PI 调理了之后出来一个孔电压
我怎么产生这样一个呢 我把电流采过来
当电流碰到这个孔值的时候
我的带宽比就结束了
我这段是T up的时间 这段就是T off的时间
对于BUCK来说 因为 你要采上管 比方说这是一个
这是一个BUCK 假如在 这个时间段这是一个BUCK的时候
你要采这个电流是比较不方便的
原因是什么 因为这是一个浮点
那你是要有一个 比方说
有一个运放怎么样 你才过来调理的时候
它这个共模电压的內压比较高
那我就选择 我就采这个下管电压
但是你采过来下管电压是这样 它不是一个上升的
芯片里面做了一个
就是模拟的那个东西
因为我这个芯片 我们知道 因为在以前的时候
它这个始终是这样一个三角波
我知道这个峰值 知道这个谷值的话 就可以
芯片里面就可以 模拟出来上升源的这个
因为我下一个峰值的话 我就用当前周期的峰值
模拟下一个周期的峰值 这样的话 我就可以得到这样一个
就会得到一个上升的电流波形
然后我再做比较的话 就可以实现峰值电流模式的控制
这一页我讲的说 就是刚刚讲的 我12伏输入 12伏输出的时候
到底是BUCK工作还是BOOST工作 还是BUCK-BOOST都工作
还是怎么样
然后这一页就会讲到这个东西 这个图就不看了
我给大家看后面的实验波形 大家就会比较清楚了
比方说输出是12伏
当输入是10.5伏的时候
我怎么工作呢 你看 这是两个SW 我不管电流
你只要看两个SW点就可以了
第一个在升压的 你看这个是10.5伏到12伏
这是一个升压的阶段 它怎么样呢
左边 就是蓝色的是哪一个呢
就是这个SW1 这个是SW2
就是右边在工作 因为在BOOST
所以是 啊对
这个 然后右边是SW2在工作
SW1就没有工作 所以它是完全BOOST
当在13.5伏的时候 你看它这两个都有在工作
你对输入不输入来说 你看
SW2没有工作 SW1就在工作
那它完成工作在一个BUCK模式
在中间的状态的情况下 大家看一下
怎么样呢 左边也在工作 右边也在工作 说明怎么样
既有BUCK又有BOOST
所以它实现了这样一个
这样一个模式 所以假如你说
我能实现吗
我可以告诉你 你应该实现不了
因为这个还是很复杂的
好 那这边的话 是抖屏的 过EMI的这个就不仔细讲了
它有一个抖屏 成你测EMI的整个效果
这边可以看到 峰值这个地方可以低了10dB
对于过EMI还是非常好的
这个就是刚刚讲的 平均电流的那个东西
就是说 你可以做一个限流 也可以做一个平均电流
你可以采输入电流 也可以采输出电流
这个都可以的
这边的话就是N1的这些东西
重点的话 我给大家 这边是EVM
我重点的话讲一下 这是Webench的一些东西
这边大家都应该比较熟悉了 这一些仿真工具啊这一类的
这一块就不仔细讲了 我主要讲一下TI DESIGN里面
这个我刚刚有提到 这个EXCEL
我还是对于这种大功率的情况下 我建议大家
从网上calculator 把Excel表格down下来
然后去做 然后你看到 这边它算完了之后
design center完了之后 这边BOM和skematic都有
然后对应的EVM的图
PCB layout也有
然后在Excel表格里面 你看这边 它会
是这样的
白色地方它就算出了一些参数
BUCK 因为算出来的值 不一定是BUCK可以选择的电阻
我取一个临近的值 它这个图什么的都会变化
对于你仿真来说什么都会很好
这些 你看比方说 在这个表格里面
它这个效率 它会拟合出来一个效率 并且呢 它会对于
有一些客户 你不是要写一些报告吗
我整个的效率是多少 这个效率损耗在什么地方呢
你看这个里面 我的MOS管的损耗
我的电感的损耗 我的Fly-Buck的损耗
它这里面都有一个图给你
如果你写报告的话 这个东西就非常好
直接贴进去就可以了
这些告诉你大概怎么改这些东西
它前面都有详细的这些说明
有时候你算出来那个值 你就想问 我的值是怎么算出来的
你点到Excel表格上 它就会出现那个公式
你去对一下 就知道这个值是怎么算出来的
然后这边是PCB layout
对于这边来说的话 其实在 大电流情况下 环路其实要求非常高
我的客户在画这些东西的时候 我一般都
都会告诉他 你画完之后 过来让我review一下你的PCB
因为对于整个环路 对于你的电流 你的寄生电容
在这边的话 你看他里面都有
你看我的
因为你电容比较大的时候
你的寄生电感产生 的尖峰什么的都会比较高
如果你的环路设计得不好的话
就是最坏的情况就是你的芯片 你的MOS管经常莫名其妙就会烧坏
比较简单一点的情况就是 你EMI的效果就会比较差
还有就是输出的去耦电容
不好的话你怎么样 你的纹波就会比较大
比如5175这一个 我第一次去客户那儿的时候
我就随便搭了个东西测了一下
客户说 你这个芯片不能用啊
这怎么用啊
但是其实他因为没有经验 他不知道这种大电阻情况下
我输出的电容怎么 把我的去耦电容怎么加
我和他一起 把这个设置了以后呢
我们立马就可以 把600毫伏的东西降到60毫伏 50毫伏
就可以满足他的需求
除了输出电容对于纹波的测试来说 你探头的要求也很高
大家应该知道这个计量图怎么用吧
要加一个弹簧一样的小东西套在前面
使环路最小
千万不要用D回路那个夹子去夹
夹了那个地方说 我测出来的那个东西
非常高 这个是什么情况
那你要看到两点 因为输出纹波其实
是由两个部分组成的
你会看到是一个三角波 在三角波转折的地方
会有一些很细的间距 对不对
如果三角波比较大的地方的话 要怎么办
两点注意的 一个 你输入电容选择是不是太小了
第二点 你输入电容 是不是选了一个电容 你的ESR很大
对不对 这两点都会影响到 三角波的复制
还有一点就是尖刺很高 尖刺很高什么原因
去耦电容
去耦电容 有些人说我填了去耦电容 去耦电容一般加多大
0.47 0.1 就把它贴到了不得了
对不对 你说我贴了 可是我还不行
又为什么呢 贴的位置不对
因为所有电流流过的地方都要怎么样
都要经过这些电容
经常出现的问题是这样的问题
就是电极电压体积比较大
我电流本来要从这儿往这边流的
但是我这块摆不下了
然后我说 那没关系 我这边有一个空间
然后我把电容摆在这儿
然后呢 我就这样画了一下
然后电流就这样流过来了
你说你如果把电流摆在这儿的话
你对这边这个有什么滤波效果呢 没有任何滤波效果
所以很多人 在这方面还是会犯一些小错误的
大家平时多看一下
我觉得平时在做这种大电流的情况下 多参考一下EVM PCB layout
会对大家有一些提示
会好一些
这边它就是layout的位置 就不详细讲了
然后 这边TI design我重点强调一下
我还是比较 建议大家去注册一下myTI
因为上面的话 你一些GUI的软件什么都可以下载
比较方便
TI DESIGN的话 你点TI的官网
在application design的地方
这边有一个TI DESIGN
然后你进来之后 比方说你要5175
LM5175你搜这颗料之后呢
我是截了 它有时候会搜出来很多个
我截了其中第一个 放在这儿给大家说一下
就是你看这边 它有对于这颗料它的应用
然后 它规格是多少
它这边都写了
然后有不同功率 你看这个总共多少瓦
300瓦一个功率
然后这边有schmatic 有BOM
然后technical reference里面
就是test result
这边都有写
对于你的设计的过程会有很多好处
好今天基本上就这样
接下来 同步整流的BUCK-BOOST LM5118和25118 我相信如果在做工业的话 如果你在做汽车 或者有一些工业的地方 那可能已经用到这个芯片了 5175其实就是它的下一代产品 那个因为不是全同步整流的 这个是四管全部同步整流的 所以对5118来说 它做的功率一般来说40瓦 30瓦 主要是因为二极管发热比较厉害 但是因为5175的话 可以做的功率可能更大 我们参考设计可以做到100多200瓦 什么地方才会用到BUCK-BOOST呢 简单来说 常见地方就是说 加入系统里面有电池 这个电池是备份电池 但是你要插一个adapter 那你插adapter 它其实就是一个BUCK的范围 对于你的电池 它就是一个BOOST的范围 但是沒办法 有时候你插了电池供电 所以你的输入电压范围就变得比较宽 此时的话你需要BUCK-BOOST 还有一个情况是 我实际上 就选了24伏的adapter插件 我其实就是一个BUCK 但是 因为我要过一些认证一些标准 我的输入电压范围 比方说就是10到30伏 我的产品就需要 满足10到30伏的adapter 客户可以选择我推荐的adapter 客户也可以随机在市场买一个 满足我产品 电压范围的adapter就可以了 所以此时如果出现 我在输入 的地方就需要一个BUCK-BOOST 再一个就是在汽车里面 我们知道汽车的电池 它其实供电范围很宽 尤其是在冷车启动的一瞬间 你的电池电压会跌落地比较多 因为内阻比较大 跌落比较多 这时就需要一个BUCK-BOOST 基本上就是这种 这些场合 一般来说 在工业里面 对BUCK-BOOST功率 要求还是比较高的 因为这种BUC BOOST一般放在 第一级 对功率要求比较高 刚刚讲了几种范围 就是它输出的话 一般 我看到有一些客户 他比方说做一些产品 因为他不是做终端产品 比方说他做一个电源 或者什么东西 给他的终端客户的时候 就会出现这种情况 就是说 我需要一个旋钮或者什么 有一个MCU或什么 我发一个东西 让我的输出电压可调 这时候你可能也会遇到升降压的情况 此时也需要一个BUCK-BOOST 这边就是几种不同的应用了 这个就不需要仔细讲 给不同的东西的应用 尤其是 这边TAB C的地方 现在TAB C很火 包括这种 Fast Charge这种东西 它的输出 它的电压 5伏 9伏 12伏 20伏 这些都是可调的 那你输入电池的电压 如果镉电池 那还好 因为就是BOOST 那还无所谓 那如果你液晶电池 铅酸电池 电池电压比较高的时候 你就需要一个BUCK-BOOST 就是后面这个东西 这一边 主要是一些不同的应用场景 这个地方就不详细地讲了 其实有人问到我就是说 其实BUCK-BOOST相对来说 成本比BUCK和BOOST贵一些的 有人会说 为什么我不用 BUCK并联一个BOOST好了 但是存在一个问题 比方说我输出现在12伏 我输入现在是11伏 或者输入就是12伏 那你是让BUCK工作 还是BOOST工作 还是两个都不工作 或者两个都工作 对不对 这是一个问题 那你怎么去控制 其实把它合并起来之后 最难的地方是什么 就是在那个零件的地方 我到底是让BUCK工作 还是让BOOST工作 还是都工作 还是都不工作 这就是最难的地方 合在一起的话 这些优点就不说了 因为 合在一起的话 整个的size都会小很多 其实它整个的成本 也其实因为你共用了一个电感 所以呢 整个的成本 还是比分离的要便宜一些的 这边讲了几个BUCK-BOOST的拓扑 SEPIC这个拓扑用得不多 但是在某些精密的地方 会用到这些东西 当电流不大的情况下 因为我们知道 SEPIC这块有一个 电容 它这个电容是要流过主功率电流的 此时这个电流会比较大 然后损耗会比较大 所以这个应用的场合 其实我感觉不是那么多 用在小电流的地方可能会好 而且这个电容要求比较高 可能需要一些COG的电容 因为对于损耗比较高 它发热比较厉害 对于可靠性要求比较高 那返机来说 它里面也有一个变压器 当你不需要隔离的地方 你用这种其实也不是很好 然后 它有漏电流 所以还要RC就是漏感 你这个电流还需要前位什么的 也都不是太好 所以对于一些不隔离的地方 其实这种BUCK-BOOST的话 这种有些人就会問说 BUCK-BOOST输出不是负压吗 为什么你输出是正压 这个和传统课本上 讲的BUCK-BOOST不太一样 它就是一个四管的BUCK-BOOST 对于5118来说的话 它以前设计的时候 它是工作在 就是BOOST模式和 BUCK-BOOST模式 意思是说当你在升 因为它是工作在BUCK模式 和BUCK-BOOST模式 所以当你在升压的时候 它是工作在BUCK-BOOST模式 有一个最常见的概念 大家需要清楚 就是对于BUCK-BOOST模式来说 BUCK-BOOST电感电流等于多少 我们知道 对于BOOST来说 它的电感应该在输入侧 所以它的电流等于多少 等于输入的 它的频率电流等于输入电流 对于BUCK来说 它的电感在后边 所以它的电感频率电流等于输出电流 但是对于BUCK-BOOST就不一样 BUCK-BOOST来说 应该说BUCK-BOOST是怎么运行的 这两个MOS管开通的时候 你看 输入电压夹在这个电源上 左边输入 右边是零 续流的时候怎么续的 这两个MOS管全部关断 这两个二极管来续流 左端输入就是零 右边就是输出电压 所以说会出现一个什么情况 所以出现一个什么情况 左右两边的电流怎么样 MOS管和二极管电流都是断续的 那就会导致 大家可以去算一下 就会导致 这个电感电流 它就等于输入电流加输出电流 它的频率值 那对于一个 比如说12伏转12伏 5安培的 输入是5安培 输出是5安培 电感平均电流就是10安培 再加上纹波 你就要12安培 选一个电感需要多大 15安培 17安培 你这个就会比较大一些 但是对5175来说 它因为要做更大的功率 但是当功率比较小 比方说输2安培 3安培的时候 这个电感还是比较好选的 其实没什么关系 但是当你 因为二极管成本比MOS管小一些 所以它对于低功率的情况下的话 会比较好一些 但是对于大功率来说 比方说我刚刚说5安培 10安培 这种情况来说的话 你的电感电流非常慢 所以选的电感也会比较大 那它这个运行在什么模式呢 它运行在一个 BUCK模式和BOOST模式 当BOOST的时候呢 这个就完全关断 这个就完全开通 我这边你看 这就是一个BOOST 当我用BUCK模式的话 这个完全关断 这个完全开通 我这边这三个就组成了一个BUCK 它的整个纹波 它的平均电流就会降下来 这一页的话 就是我提到的 基本上就是 随着电压在不同比例的关系的话 5118它的和SEPIC这种电流 就会比较大 所以 当你功率比较小的时候 5118 功率比较大的时候 5175 这边是有一些 因为对于这种看起来比较简单 因为功率比较大的时候 它和一个 比方说一安培 比方说 5伏 转3.3伏 1安培 和12转5伏 1安培的DCDC 还是不太一样 因为比方说 对于小功率的那种东西 你可能画一个原理图 你可能马上随便 画一个PCB好像就可以正常跑了 没有什么问题 但是当功率比较大的时候 它对于PCB layout的要求 对于整个参数的设计 去耦电容的布局 这些东西都要求比较高 所以TI做了很多 这种Reference Design 大家在设计这些东西的时候 我还是比较建议 大家去TI Design 上去下载一下那些东西 去参考一下 那些东西因为是别人做过的 实际上已经测过了 是没有什么问题的 所以大家参考 对以后的工作会有很多帮助 这边是根据不同的功率等级 选择了这几种拓扑 这边是5175的这些 刚刚其实它的运行模式 都讲了 重点还要讲的 它有一个很好的特点 feature 是什么feature 我们看这边 这边有一个IS-和IS+ 然后呢 你看这一块输出电容的后面 这一块小一点的电阻 10毫欧的电阻 这个电阻干什么呢 这个电阻干什么呢 限流 这个做恒流用 就是常见的 比方说 我后面要给一个铅酸电池充电 或者是我短路的时候 OK 你可以短路 对不对 短路的时候 我要输出电流 输出电压等于零 其实比方说跑个10安培什么的 没有关系的 对不对 但是在某些系统里面 有一个什么要求呢 短路电流的峰值不能超过某些值 我们知道 DCDC里面都是有什么东西呢 有cycle by cycle的限流点 大家应该都知道的 你仔细去看系统里面 cycle by cycle的限流点 其实是比较宽的 那个cycle by cycle用来干什么呢 用来限制我整个系统不被打死 但是它很难去控制说 我这个输出电流的 因为cycle by cycle 它是监测的波 它很难去控制峰值的点 要到什么地方 但是如果说 我有客户的系统 它要求短路的时候 我的峰值不能超过8安培 那当你在功率比较大的时候 你这个地方 因为我正常 输出的饱和电路是多少 是5安培 那我的短路的峰值不能超过8安培 你会发现你cycle by cycle的功能 你可以保证整个系统不死 但是你不能保证 峰值的地方达不到8安培 这个地方就很好了 当我一旦短路的时候 电流的信息就会采到芯片里面 芯片立马就切到电流环的模式 相当于怎么样 我就恒流输出了 比方说我把这块设置完之后 我限到7安培 6安培对不对 因为我最大的是5安培 我设到7安培或6安培 比方说7安培 我一旦短路了之后 芯片就在一个恒流模式工作 然后输出就是平均 的6安培的一个很稳定的 很平均的一个 我测过 所以这个对于那个很有好处 当然这个放在输出 如果你放在输入也一样 因为比方说你输入是一个电池 或者你输入是一个电源 比方说它最大能提供8安培 但是正常你从输入出一个6安培 那假如短路的时候 它损害会出尖刺 那这些尖刺会导致什么 如果你输出电容过大的话 它损害的东西Power Supply要提供 它损害的监测会怎么样 会把你前面的电源 拉到CC模式 输出电压就会突然跌 所以整个系统会震荡 此时如果有这个功能的话就很好 它就限道 防止前面电源进入CC模式 然后来做保护 效果就非常好 关于这一点的话 如果后续大家有什么问题的话 可以线下交流 或者和TI的一些人来交流这个点 反正对于你们的应用来说非常多 我客户当时要了这颗芯片 就是因为我们有这个功能 就是这样 这边是它的一些效率 就是有一个对比 它比较难的地方就是在 转折的地方 下一页会有讲到它是怎么控制的 除了刚刚说的之外 它还有一个短频的功能 如果你不测EMI 你可能感受不到 但是EMI就能感受得到 当监测很讨厌 你过不了这个标准 那你用一个短频就会好很多 这个就是说 在短路的时候 它有hiccup打嗝的cycle by cycle 假如你加了我刚刚说的功能进去的话 它就是一个恒定的电流 然后就会好很多 你看cycle by cycle 的点 其实是高很多的 假如你没有那种需求的话 可能要求没有那么高 比方说你要是做充电的部分 CVCC的模式 那刚刚那个方式就会好很多 这边的话就是 这页主要是讲它的模式 因为它这种就是峰值电流模式 我们知道 峰值电流模式怎么样 我电压环出来一个PI 调理了之后出来一个孔电压 我怎么产生这样一个呢 我把电流采过来 当电流碰到这个孔值的时候 我的带宽比就结束了 我这段是T up的时间 这段就是T off的时间 对于BUCK来说 因为 你要采上管 比方说这是一个 这是一个BUCK 假如在 这个时间段这是一个BUCK的时候 你要采这个电流是比较不方便的 原因是什么 因为这是一个浮点 那你是要有一个 比方说 有一个运放怎么样 你才过来调理的时候 它这个共模电压的內压比较高 那我就选择 我就采这个下管电压 但是你采过来下管电压是这样 它不是一个上升的 芯片里面做了一个 就是模拟的那个东西 因为我这个芯片 我们知道 因为在以前的时候 它这个始终是这样一个三角波 我知道这个峰值 知道这个谷值的话 就可以 芯片里面就可以 模拟出来上升源的这个 因为我下一个峰值的话 我就用当前周期的峰值 模拟下一个周期的峰值 这样的话 我就可以得到这样一个 就会得到一个上升的电流波形 然后我再做比较的话 就可以实现峰值电流模式的控制 这一页我讲的说 就是刚刚讲的 我12伏输入 12伏输出的时候 到底是BUCK工作还是BOOST工作 还是BUCK-BOOST都工作 还是怎么样 然后这一页就会讲到这个东西 这个图就不看了 我给大家看后面的实验波形 大家就会比较清楚了 比方说输出是12伏 当输入是10.5伏的时候 我怎么工作呢 你看 这是两个SW 我不管电流 你只要看两个SW点就可以了 第一个在升压的 你看这个是10.5伏到12伏 这是一个升压的阶段 它怎么样呢 左边 就是蓝色的是哪一个呢 就是这个SW1 这个是SW2 就是右边在工作 因为在BOOST 所以是 啊对 这个 然后右边是SW2在工作 SW1就没有工作 所以它是完全BOOST 当在13.5伏的时候 你看它这两个都有在工作 你对输入不输入来说 你看 SW2没有工作 SW1就在工作 那它完成工作在一个BUCK模式 在中间的状态的情况下 大家看一下 怎么样呢 左边也在工作 右边也在工作 说明怎么样 既有BUCK又有BOOST 所以它实现了这样一个 这样一个模式 所以假如你说 我能实现吗 我可以告诉你 你应该实现不了 因为这个还是很复杂的 好 那这边的话 是抖屏的 过EMI的这个就不仔细讲了 它有一个抖屏 成你测EMI的整个效果 这边可以看到 峰值这个地方可以低了10dB 对于过EMI还是非常好的 这个就是刚刚讲的 平均电流的那个东西 就是说 你可以做一个限流 也可以做一个平均电流 你可以采输入电流 也可以采输出电流 这个都可以的 这边的话就是N1的这些东西 重点的话 我给大家 这边是EVM 我重点的话讲一下 这是Webench的一些东西 这边大家都应该比较熟悉了 这一些仿真工具啊这一类的 这一块就不仔细讲了 我主要讲一下TI DESIGN里面 这个我刚刚有提到 这个EXCEL 我还是对于这种大功率的情况下 我建议大家 从网上calculator 把Excel表格down下来 然后去做 然后你看到 这边它算完了之后 design center完了之后 这边BOM和skematic都有 然后对应的EVM的图 PCB layout也有 然后在Excel表格里面 你看这边 它会 是这样的 白色地方它就算出了一些参数 BUCK 因为算出来的值 不一定是BUCK可以选择的电阻 我取一个临近的值 它这个图什么的都会变化 对于你仿真来说什么都会很好 这些 你看比方说 在这个表格里面 它这个效率 它会拟合出来一个效率 并且呢 它会对于 有一些客户 你不是要写一些报告吗 我整个的效率是多少 这个效率损耗在什么地方呢 你看这个里面 我的MOS管的损耗 我的电感的损耗 我的Fly-Buck的损耗 它这里面都有一个图给你 如果你写报告的话 这个东西就非常好 直接贴进去就可以了 这些告诉你大概怎么改这些东西 它前面都有详细的这些说明 有时候你算出来那个值 你就想问 我的值是怎么算出来的 你点到Excel表格上 它就会出现那个公式 你去对一下 就知道这个值是怎么算出来的 然后这边是PCB layout 对于这边来说的话 其实在 大电流情况下 环路其实要求非常高 我的客户在画这些东西的时候 我一般都 都会告诉他 你画完之后 过来让我review一下你的PCB 因为对于整个环路 对于你的电流 你的寄生电容 在这边的话 你看他里面都有 你看我的 因为你电容比较大的时候 你的寄生电感产生 的尖峰什么的都会比较高 如果你的环路设计得不好的话 就是最坏的情况就是你的芯片 你的MOS管经常莫名其妙就会烧坏 比较简单一点的情况就是 你EMI的效果就会比较差 还有就是输出的去耦电容 不好的话你怎么样 你的纹波就会比较大 比如5175这一个 我第一次去客户那儿的时候 我就随便搭了个东西测了一下 客户说 你这个芯片不能用啊 这怎么用啊 但是其实他因为没有经验 他不知道这种大电阻情况下 我输出的电容怎么 把我的去耦电容怎么加 我和他一起 把这个设置了以后呢 我们立马就可以 把600毫伏的东西降到60毫伏 50毫伏 就可以满足他的需求 除了输出电容对于纹波的测试来说 你探头的要求也很高 大家应该知道这个计量图怎么用吧 要加一个弹簧一样的小东西套在前面 使环路最小 千万不要用D回路那个夹子去夹 夹了那个地方说 我测出来的那个东西 非常高 这个是什么情况 那你要看到两点 因为输出纹波其实 是由两个部分组成的 你会看到是一个三角波 在三角波转折的地方 会有一些很细的间距 对不对 如果三角波比较大的地方的话 要怎么办 两点注意的 一个 你输入电容选择是不是太小了 第二点 你输入电容 是不是选了一个电容 你的ESR很大 对不对 这两点都会影响到 三角波的复制 还有一点就是尖刺很高 尖刺很高什么原因 去耦电容 去耦电容 有些人说我填了去耦电容 去耦电容一般加多大 0.47 0.1 就把它贴到了不得了 对不对 你说我贴了 可是我还不行 又为什么呢 贴的位置不对 因为所有电流流过的地方都要怎么样 都要经过这些电容 经常出现的问题是这样的问题 就是电极电压体积比较大 我电流本来要从这儿往这边流的 但是我这块摆不下了 然后我说 那没关系 我这边有一个空间 然后我把电容摆在这儿 然后呢 我就这样画了一下 然后电流就这样流过来了 你说你如果把电流摆在这儿的话 你对这边这个有什么滤波效果呢 没有任何滤波效果 所以很多人 在这方面还是会犯一些小错误的 大家平时多看一下 我觉得平时在做这种大电流的情况下 多参考一下EVM PCB layout 会对大家有一些提示 会好一些 这边它就是layout的位置 就不详细讲了 然后 这边TI design我重点强调一下 我还是比较 建议大家去注册一下myTI 因为上面的话 你一些GUI的软件什么都可以下载 比较方便 TI DESIGN的话 你点TI的官网 在application design的地方 这边有一个TI DESIGN 然后你进来之后 比方说你要5175 LM5175你搜这颗料之后呢 我是截了 它有时候会搜出来很多个 我截了其中第一个 放在这儿给大家说一下 就是你看这边 它有对于这颗料它的应用 然后 它规格是多少 它这边都写了 然后有不同功率 你看这个总共多少瓦 300瓦一个功率 然后这边有schmatic 有BOM 然后technical reference里面 就是test result 这边都有写 对于你的设计的过程会有很多好处 好今天基本上就这样
接下来 同步整流的BUCK-BOOST
LM5118和25118
我相信如果在做工业的话 如果你在做汽车
或者有一些工业的地方 那可能已经用到这个芯片了
5175其实就是它的下一代产品
那个因为不是全同步整流的 这个是四管全部同步整流的
所以对5118来说 它做的功率一般来说40瓦 30瓦
主要是因为二极管发热比较厉害
但是因为5175的话 可以做的功率可能更大
我们参考设计可以做到100多200瓦
什么地方才会用到BUCK-BOOST呢
简单来说 常见地方就是说
加入系统里面有电池 这个电池是备份电池
但是你要插一个adapter
那你插adapter 它其实就是一个BUCK的范围
对于你的电池 它就是一个BOOST的范围
但是沒办法 有时候你插了电池供电
所以你的输入电压范围就变得比较宽
此时的话你需要BUCK-BOOST
还有一个情况是 我实际上 就选了24伏的adapter插件
我其实就是一个BUCK
但是 因为我要过一些认证一些标准
我的输入电压范围 比方说就是10到30伏
我的产品就需要 满足10到30伏的adapter
客户可以选择我推荐的adapter 客户也可以随机在市场买一个
满足我产品 电压范围的adapter就可以了
所以此时如果出现 我在输入 的地方就需要一个BUCK-BOOST
再一个就是在汽车里面 我们知道汽车的电池
它其实供电范围很宽
尤其是在冷车启动的一瞬间 你的电池电压会跌落地比较多
因为内阻比较大 跌落比较多
这时就需要一个BUCK-BOOST
基本上就是这种 这些场合
一般来说 在工业里面 对BUCK-BOOST功率
要求还是比较高的 因为这种BUC BOOST一般放在
第一级 对功率要求比较高
刚刚讲了几种范围 就是它输出的话 一般
我看到有一些客户 他比方说做一些产品
因为他不是做终端产品 比方说他做一个电源
或者什么东西 给他的终端客户的时候
就会出现这种情况 就是说
我需要一个旋钮或者什么
有一个MCU或什么 我发一个东西
让我的输出电压可调 这时候你可能也会遇到升降压的情况
此时也需要一个BUCK-BOOST
这边就是几种不同的应用了
这个就不需要仔细讲 给不同的东西的应用 尤其是
这边TAB C的地方 现在TAB C很火 包括这种
Fast Charge这种东西 它的输出
它的电压 5伏 9伏 12伏 20伏 这些都是可调的
那你输入电池的电压 如果镉电池
那还好 因为就是BOOST
那还无所谓 那如果你液晶电池 铅酸电池
电池电压比较高的时候
你就需要一个BUCK-BOOST 就是后面这个东西
这一边 主要是一些不同的应用场景
这个地方就不详细地讲了
其实有人问到我就是说
其实BUCK-BOOST相对来说 成本比BUCK和BOOST贵一些的
有人会说 为什么我不用 BUCK并联一个BOOST好了
但是存在一个问题 比方说我输出现在12伏
我输入现在是11伏 或者输入就是12伏
那你是让BUCK工作 还是BOOST工作
还是两个都不工作 或者两个都工作
对不对 这是一个问题 那你怎么去控制
其实把它合并起来之后 最难的地方是什么
就是在那个零件的地方
我到底是让BUCK工作 还是让BOOST工作
还是都工作 还是都不工作
这就是最难的地方
合在一起的话 这些优点就不说了 因为
合在一起的话 整个的size都会小很多
其实它整个的成本 也其实因为你共用了一个电感
所以呢 整个的成本 还是比分离的要便宜一些的
这边讲了几个BUCK-BOOST的拓扑
SEPIC这个拓扑用得不多
但是在某些精密的地方 会用到这些东西
当电流不大的情况下 因为我们知道 SEPIC这块有一个
电容 它这个电容是要流过主功率电流的
此时这个电流会比较大 然后损耗会比较大
所以这个应用的场合 其实我感觉不是那么多
用在小电流的地方可能会好
而且这个电容要求比较高 可能需要一些COG的电容
因为对于损耗比较高 它发热比较厉害
对于可靠性要求比较高
那返机来说 它里面也有一个变压器
当你不需要隔离的地方 你用这种其实也不是很好 然后
它有漏电流 所以还要RC就是漏感 你这个电流还需要前位什么的
也都不是太好
所以对于一些不隔离的地方 其实这种BUCK-BOOST的话
这种有些人就会問说 BUCK-BOOST输出不是负压吗
为什么你输出是正压
这个和传统课本上 讲的BUCK-BOOST不太一样
它就是一个四管的BUCK-BOOST
对于5118来说的话 它以前设计的时候 它是工作在
就是BOOST模式和 BUCK-BOOST模式
意思是说当你在升
因为它是工作在BUCK模式 和BUCK-BOOST模式
所以当你在升压的时候
它是工作在BUCK-BOOST模式
有一个最常见的概念 大家需要清楚
就是对于BUCK-BOOST模式来说
BUCK-BOOST电感电流等于多少
我们知道 对于BOOST来说 它的电感应该在输入侧
所以它的电流等于多少
等于输入的 它的频率电流等于输入电流
对于BUCK来说 它的电感在后边
所以它的电感频率电流等于输出电流
但是对于BUCK-BOOST就不一样
BUCK-BOOST来说 应该说BUCK-BOOST是怎么运行的
这两个MOS管开通的时候
你看 输入电压夹在这个电源上
左边输入 右边是零
续流的时候怎么续的 这两个MOS管全部关断
这两个二极管来续流
左端输入就是零 右边就是输出电压
所以说会出现一个什么情况
所以出现一个什么情况 左右两边的电流怎么样
MOS管和二极管电流都是断续的
那就会导致 大家可以去算一下 就会导致
这个电感电流 它就等于输入电流加输出电流
它的频率值
那对于一个 比如说12伏转12伏 5安培的
输入是5安培 输出是5安培
电感平均电流就是10安培
再加上纹波 你就要12安培
选一个电感需要多大 15安培 17安培
你这个就会比较大一些
但是对5175来说 它因为要做更大的功率
但是当功率比较小 比方说输2安培 3安培的时候
这个电感还是比较好选的
其实没什么关系 但是当你 因为二极管成本比MOS管小一些
所以它对于低功率的情况下的话 会比较好一些
但是对于大功率来说 比方说我刚刚说5安培 10安培
这种情况来说的话 你的电感电流非常慢
所以选的电感也会比较大
那它这个运行在什么模式呢 它运行在一个
BUCK模式和BOOST模式
当BOOST的时候呢 这个就完全关断 这个就完全开通
我这边你看 这就是一个BOOST
当我用BUCK模式的话
这个完全关断 这个完全开通 我这边这三个就组成了一个BUCK
它的整个纹波 它的平均电流就会降下来
这一页的话 就是我提到的 基本上就是
随着电压在不同比例的关系的话
5118它的和SEPIC这种电流 就会比较大
所以 当你功率比较小的时候 5118
功率比较大的时候 5175
这边是有一些 因为对于这种看起来比较简单
因为功率比较大的时候 它和一个 比方说一安培
比方说 5伏 转3.3伏 1安培
和12转5伏 1安培的DCDC
还是不太一样
因为比方说 对于小功率的那种东西
你可能画一个原理图 你可能马上随便
画一个PCB好像就可以正常跑了 没有什么问题
但是当功率比较大的时候 它对于PCB layout的要求
对于整个参数的设计
去耦电容的布局
这些东西都要求比较高
所以TI做了很多 这种Reference Design
大家在设计这些东西的时候 我还是比较建议
大家去TI Design 上去下载一下那些东西
去参考一下 那些东西因为是别人做过的
实际上已经测过了 是没有什么问题的
所以大家参考 对以后的工作会有很多帮助
这边是根据不同的功率等级 选择了这几种拓扑
这边是5175的这些 刚刚其实它的运行模式
都讲了 重点还要讲的 它有一个很好的特点 feature
是什么feature 我们看这边
这边有一个IS-和IS+
然后呢 你看这一块输出电容的后面
这一块小一点的电阻 10毫欧的电阻 这个电阻干什么呢
这个电阻干什么呢 限流
这个做恒流用
就是常见的 比方说 我后面要给一个铅酸电池充电
或者是我短路的时候 OK 你可以短路
对不对 短路的时候 我要输出电流 输出电压等于零
其实比方说跑个10安培什么的
没有关系的 对不对
但是在某些系统里面 有一个什么要求呢
短路电流的峰值不能超过某些值
我们知道 DCDC里面都是有什么东西呢
有cycle by cycle的限流点 大家应该都知道的
你仔细去看系统里面 cycle by cycle的限流点
其实是比较宽的
那个cycle by cycle用来干什么呢
用来限制我整个系统不被打死
但是它很难去控制说
我这个输出电流的 因为cycle by cycle 它是监测的波
它很难去控制峰值的点 要到什么地方
但是如果说 我有客户的系统
它要求短路的时候 我的峰值不能超过8安培
那当你在功率比较大的时候
你这个地方 因为我正常 输出的饱和电路是多少 是5安培
那我的短路的峰值不能超过8安培
你会发现你cycle by cycle的功能 你可以保证整个系统不死
但是你不能保证 峰值的地方达不到8安培
这个地方就很好了 当我一旦短路的时候
电流的信息就会采到芯片里面
芯片立马就切到电流环的模式
相当于怎么样 我就恒流输出了
比方说我把这块设置完之后 我限到7安培 6安培对不对
因为我最大的是5安培
我设到7安培或6安培 比方说7安培 我一旦短路了之后
芯片就在一个恒流模式工作
然后输出就是平均 的6安培的一个很稳定的
很平均的一个 我测过
所以这个对于那个很有好处
当然这个放在输出 如果你放在输入也一样
因为比方说你输入是一个电池 或者你输入是一个电源
比方说它最大能提供8安培
但是正常你从输入出一个6安培
那假如短路的时候 它损害会出尖刺 那这些尖刺会导致什么
如果你输出电容过大的话 它损害的东西Power Supply要提供
它损害的监测会怎么样 会把你前面的电源
拉到CC模式 输出电压就会突然跌
所以整个系统会震荡
此时如果有这个功能的话就很好
它就限道 防止前面电源进入CC模式
然后来做保护 效果就非常好
关于这一点的话 如果后续大家有什么问题的话
可以线下交流 或者和TI的一些人来交流这个点
反正对于你们的应用来说非常多 我客户当时要了这颗芯片
就是因为我们有这个功能
就是这样
这边是它的一些效率 就是有一个对比 它比较难的地方就是在
转折的地方 下一页会有讲到它是怎么控制的
除了刚刚说的之外 它还有一个短频的功能
如果你不测EMI 你可能感受不到
但是EMI就能感受得到
当监测很讨厌 你过不了这个标准
那你用一个短频就会好很多
这个就是说 在短路的时候
它有hiccup打嗝的cycle by cycle
假如你加了我刚刚说的功能进去的话 它就是一个恒定的电流
然后就会好很多
你看cycle by cycle 的点 其实是高很多的
假如你没有那种需求的话 可能要求没有那么高
比方说你要是做充电的部分
CVCC的模式
那刚刚那个方式就会好很多
这边的话就是 这页主要是讲它的模式
因为它这种就是峰值电流模式
我们知道 峰值电流模式怎么样
我电压环出来一个PI 调理了之后出来一个孔电压
我怎么产生这样一个呢 我把电流采过来
当电流碰到这个孔值的时候
我的带宽比就结束了
我这段是T up的时间 这段就是T off的时间
对于BUCK来说 因为 你要采上管 比方说这是一个
这是一个BUCK 假如在 这个时间段这是一个BUCK的时候
你要采这个电流是比较不方便的
原因是什么 因为这是一个浮点
那你是要有一个 比方说
有一个运放怎么样 你才过来调理的时候
它这个共模电压的內压比较高
那我就选择 我就采这个下管电压
但是你采过来下管电压是这样 它不是一个上升的
芯片里面做了一个
就是模拟的那个东西
因为我这个芯片 我们知道 因为在以前的时候
它这个始终是这样一个三角波
我知道这个峰值 知道这个谷值的话 就可以
芯片里面就可以 模拟出来上升源的这个
因为我下一个峰值的话 我就用当前周期的峰值
模拟下一个周期的峰值 这样的话 我就可以得到这样一个
就会得到一个上升的电流波形
然后我再做比较的话 就可以实现峰值电流模式的控制
这一页我讲的说 就是刚刚讲的 我12伏输入 12伏输出的时候
到底是BUCK工作还是BOOST工作 还是BUCK-BOOST都工作
还是怎么样
然后这一页就会讲到这个东西 这个图就不看了
我给大家看后面的实验波形 大家就会比较清楚了
比方说输出是12伏
当输入是10.5伏的时候
我怎么工作呢 你看 这是两个SW 我不管电流
你只要看两个SW点就可以了
第一个在升压的 你看这个是10.5伏到12伏
这是一个升压的阶段 它怎么样呢
左边 就是蓝色的是哪一个呢
就是这个SW1 这个是SW2
就是右边在工作 因为在BOOST
所以是 啊对
这个 然后右边是SW2在工作
SW1就没有工作 所以它是完全BOOST
当在13.5伏的时候 你看它这两个都有在工作
你对输入不输入来说 你看
SW2没有工作 SW1就在工作
那它完成工作在一个BUCK模式
在中间的状态的情况下 大家看一下
怎么样呢 左边也在工作 右边也在工作 说明怎么样
既有BUCK又有BOOST
所以它实现了这样一个
这样一个模式 所以假如你说
我能实现吗
我可以告诉你 你应该实现不了
因为这个还是很复杂的
好 那这边的话 是抖屏的 过EMI的这个就不仔细讲了
它有一个抖屏 成你测EMI的整个效果
这边可以看到 峰值这个地方可以低了10dB
对于过EMI还是非常好的
这个就是刚刚讲的 平均电流的那个东西
就是说 你可以做一个限流 也可以做一个平均电流
你可以采输入电流 也可以采输出电流
这个都可以的
这边的话就是N1的这些东西
重点的话 我给大家 这边是EVM
我重点的话讲一下 这是Webench的一些东西
这边大家都应该比较熟悉了 这一些仿真工具啊这一类的
这一块就不仔细讲了 我主要讲一下TI DESIGN里面
这个我刚刚有提到 这个EXCEL
我还是对于这种大功率的情况下 我建议大家
从网上calculator 把Excel表格down下来
然后去做 然后你看到 这边它算完了之后
design center完了之后 这边BOM和skematic都有
然后对应的EVM的图
PCB layout也有
然后在Excel表格里面 你看这边 它会
是这样的
白色地方它就算出了一些参数
BUCK 因为算出来的值 不一定是BUCK可以选择的电阻
我取一个临近的值 它这个图什么的都会变化
对于你仿真来说什么都会很好
这些 你看比方说 在这个表格里面
它这个效率 它会拟合出来一个效率 并且呢 它会对于
有一些客户 你不是要写一些报告吗
我整个的效率是多少 这个效率损耗在什么地方呢
你看这个里面 我的MOS管的损耗
我的电感的损耗 我的Fly-Buck的损耗
它这里面都有一个图给你
如果你写报告的话 这个东西就非常好
直接贴进去就可以了
这些告诉你大概怎么改这些东西
它前面都有详细的这些说明
有时候你算出来那个值 你就想问 我的值是怎么算出来的
你点到Excel表格上 它就会出现那个公式
你去对一下 就知道这个值是怎么算出来的
然后这边是PCB layout
对于这边来说的话 其实在 大电流情况下 环路其实要求非常高
我的客户在画这些东西的时候 我一般都
都会告诉他 你画完之后 过来让我review一下你的PCB
因为对于整个环路 对于你的电流 你的寄生电容
在这边的话 你看他里面都有
你看我的
因为你电容比较大的时候
你的寄生电感产生 的尖峰什么的都会比较高
如果你的环路设计得不好的话
就是最坏的情况就是你的芯片 你的MOS管经常莫名其妙就会烧坏
比较简单一点的情况就是 你EMI的效果就会比较差
还有就是输出的去耦电容
不好的话你怎么样 你的纹波就会比较大
比如5175这一个 我第一次去客户那儿的时候
我就随便搭了个东西测了一下
客户说 你这个芯片不能用啊
这怎么用啊
但是其实他因为没有经验 他不知道这种大电阻情况下
我输出的电容怎么 把我的去耦电容怎么加
我和他一起 把这个设置了以后呢
我们立马就可以 把600毫伏的东西降到60毫伏 50毫伏
就可以满足他的需求
除了输出电容对于纹波的测试来说 你探头的要求也很高
大家应该知道这个计量图怎么用吧
要加一个弹簧一样的小东西套在前面
使环路最小
千万不要用D回路那个夹子去夹
夹了那个地方说 我测出来的那个东西
非常高 这个是什么情况
那你要看到两点 因为输出纹波其实
是由两个部分组成的
你会看到是一个三角波 在三角波转折的地方
会有一些很细的间距 对不对
如果三角波比较大的地方的话 要怎么办
两点注意的 一个 你输入电容选择是不是太小了
第二点 你输入电容 是不是选了一个电容 你的ESR很大
对不对 这两点都会影响到 三角波的复制
还有一点就是尖刺很高 尖刺很高什么原因
去耦电容
去耦电容 有些人说我填了去耦电容 去耦电容一般加多大
0.47 0.1 就把它贴到了不得了
对不对 你说我贴了 可是我还不行
又为什么呢 贴的位置不对
因为所有电流流过的地方都要怎么样
都要经过这些电容
经常出现的问题是这样的问题
就是电极电压体积比较大
我电流本来要从这儿往这边流的
但是我这块摆不下了
然后我说 那没关系 我这边有一个空间
然后我把电容摆在这儿
然后呢 我就这样画了一下
然后电流就这样流过来了
你说你如果把电流摆在这儿的话
你对这边这个有什么滤波效果呢 没有任何滤波效果
所以很多人 在这方面还是会犯一些小错误的
大家平时多看一下
我觉得平时在做这种大电流的情况下 多参考一下EVM PCB layout
会对大家有一些提示
会好一些
这边它就是layout的位置 就不详细讲了
然后 这边TI design我重点强调一下
我还是比较 建议大家去注册一下myTI
因为上面的话 你一些GUI的软件什么都可以下载
比较方便
TI DESIGN的话 你点TI的官网
在application design的地方
这边有一个TI DESIGN
然后你进来之后 比方说你要5175
LM5175你搜这颗料之后呢
我是截了 它有时候会搜出来很多个
我截了其中第一个 放在这儿给大家说一下
就是你看这边 它有对于这颗料它的应用
然后 它规格是多少
它这边都写了
然后有不同功率 你看这个总共多少瓦
300瓦一个功率
然后这边有schmatic 有BOM
然后technical reference里面
就是test result
这边都有写
对于你的设计的过程会有很多好处
好今天基本上就这样
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未学习 新一代Fly-buck变换器及同步升压降压控制器的介绍 (2)
00:25:05
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视频简介
新一代Fly-buck变换器及同步升压降压控制器的介绍 (2)
所属课程：新一代Fly-buck变换器及同步升压降压控制器的介绍 (2)
发布时间：2016.01.15
视频集数：1
本节视频时长：00:25:05
新一代Fly-buck变换器及同步升压降压控制器的介绍。Fly-Buck和Buck-Boost讲解。
