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LMR14203: 开机电流大的疑问

Part Number:LMR14203

在LMR14203应用过程中的问题需要解答:

如上图,输入30V输出3.3V,主要是给MCU及附属IC供电,输出电流为45mA,其它参数都和以上的原理图中一样

问题描述:

1.在每次开机时,测试Buck电感的电流,发现电感上的电流可以达到6A,此时电感会饱和,开关次数多次后就会烧毁LMR14203(VIN和SW击穿),以下是测试电感电流波形:

2.如果我减输入电压改为24V,Buck电感上的峰值电流就会减小到1.88A,见下图:

3.如果我更改输出电容,从现有的两个22uf改为为两个4.7uf,Buck电感上的峰值电流会减小到900mA,如下测试波形:

4,如果我应用第四脚的软起动功能从新设计,加入100kΩ+1uf的RC如启动电路,Buck电感上的电流也会变小为520mA,如下图:

说明:

对于以上的更改,每次只更改一个变量,比喻说更改输入电压,别的参数就和原理图中一样;如果更改了元器件的参数,输入电压又会变为原理图中的输入电压。

试问,

1.为什么开机时会有那么大的峰值电流,这个电流应该小于多少合适?

2.以上三种方案,都可以减小Buck电感电流的峰值,哪一个方案比较好?

Johnsin Tao:

HI

    这个芯片内置固定的软起动,并不像其他芯片外置SS电容控制软起动时间。

    如果你希望尽量小的inrush电流,可以在shut down脚上增加RC来额外增加软起动。

    具体见datasheet 第八页Soft-Start Components描述。

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er wang:

hi Johnsin 

1.我想用在shut down脚上增加RC软启动,我不知道这个RC组合参数怎样计算比较合理,TI会有推荐参数给用户吗?

我试过100kΩ+1uf,电感的峰值电流为520mA;也有试过470kΩ+1uf,电感电流为458mA,见以下图片,

另外在3.3V启动前,有一个电流inrush(红圈内),这个电流是怎么产生的?此时LMR14203还没有工作。

2.我看datasheet描述,LMR14203是工作在1.2mhz的固定频率,但是我测试的频率是变化的,而且有大小波,这种现象正常吗?(我的负载是给MCU供电,输出为3.3v 45mA) 如下图为测试的稳态时电感波形

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Johnsin Tao:

HI

    TI没有提供外加软起动的计算方式,只能通过添加电路测试来确认,可以将电容适当放小一些,例如100nF.

    芯片没有启动就有电流波动,以及频率不稳定,确认一下layout,以及板子上是否有接电机等感性负载,这个会造成较大干扰?

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er wang:

hi  johnsin

1.如果将电容改为100nF,电阻就要相应的增大,我目前测试比较好的配合为:470KΩ+100nF,测试波形如下,一通道测试的SHDN的电压,你看这个外置Soft start组合合理吗?

2.我的板子上没有感性负载,我也去掉了板子上其他电路测试,效果一样。如果我增大负载,电流增加到60mA,此时工作就很稳定了,这个IC在超轻载时,是不是进入了另一种工作模式?

如下是轻载(20mA)和输出电流为60mA时的电感电流波形:

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Johnsin Tao:

HI    理论电容变小,电阻不需要太大,因为电阻越小充电电流越大。

    轻载应该是DCM模式,重载后进入CCM模式。

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er wang:

hi Johnsin

如果电阻减小,充电电流变大,SHDN的电压上升时间也会越快,下面我测试了三种组合的Buck电感的电流,你觉得哪种组合会更适合呢?如果我再继续减小电阻到180KΩ,电流就超过了电感的饱和电流,这明显不合适。

1)          360KΩ+100nF

2)         270KΩ+100nF

3)         200KΩ+100nF

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Johnsin Tao:

HI

   三个波形本质上是一样的(看趋势),但是inrush电流确实偏大。

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er wang:

是的,波形本质上是一样的,只是inrush电流大小不一样,那你觉得我选470KΩ+100nF更合适吗?

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Johnsin Tao:

Hi

    只要尽量降低inrush即可(选择inrush尽量小的组合)。

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