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BUCK变换器选型问题

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  • TA的每日心情
    奋斗
    2020-7-17 15:39
  • 签到天数: 13 天

    [LV.3]偶尔看看II

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    1#
     楼主| 发表于 2024-8-7 09:52 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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    x
    本帖最后由 超級狗 于 2024-8-10 00:00 编辑
    & F$ B, {6 k% V+ M$ E
    # r- ~  c* `# H) z我现在要做一个车载48V转12V电源的BUCK电路,功率大概350W,在BUCK变换器选型上遇到一个问题,我目前看了几款FET和电感均外置的控制器,理论上FET和电感外置那么负载电流是不是就取决于负载的实际大小吗?但是为什么我在看手册时,还会有控制器的最大输出电流,这个是为什么?5 i( f0 {) n7 ~
    " v/ P2 g$ ?! u- L" r, |2 a2 Y

    Snipaste_2024-08-06_09-01-25.jpg (31.19 KB, 下载次数: 2)

    Snipaste_2024-08-06_09-01-25.jpg

    TI LM5148-Q1.pdf

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    踢哀TI)的 Excel 計算器好用,強烈推薦!^_^  发表于 2024-8-10 10:50
    「拿奖励啥?如果奖励一个女朋友,我马上回答。」,塑膠或橡膠的收嗎?@_@!!!  发表于 2024-8-7 14:48
    拿奖励啥?如果奖励一个女朋友,我马上回答。  发表于 2024-8-7 14:08
    谢谢分享!: 5
    徵求解答,小弟給賞銀!^_^  发表于 2024-8-7 12:14

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    来自 2#
    发表于 2024-8-10 09:25 | 只看该作者
    本帖最后由 超級狗 于 2024-8-10 10:01 编辑 9 l8 ]% s6 h: r( M

    + ~4 W1 t8 q/ p6 S, H這些車載降壓方案,設計上不是想像的簡單,踢哀TI)提供 Excel 計算器協助大家。1 Y& S. H4 i# I/ F4 A0 B. J

      k/ [8 U5 P" `& H; C踢哀TI)E2E Forum 討論版上有人問,找不到 LM5148-Q1 的計算器。客服FAE)工程師是說, LM5148-Q1 的算法同 LM5149-Q1,可以使用 LM5149-Q1 的 Excel 試算表。7 g4 Y0 q1 r5 @  q0 X
    7 V) m4 c' H' A4 f7 l

    snvr496b.zip

    4.13 MB, 下载次数: 2, 下载积分: 威望 -5

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    发表于 2024-8-9 23:10 | 只看该作者
    本帖最后由 超級狗 于 2024-8-10 00:19 编辑 0 l3 Q' V, N2 w8 n2 i

    # b5 a) b: J! Y4 J* p: X- R6 USYN_IN 和 SYNC_OUT 串接、輸出並接的好處是,分散峰值電流Peak Current),EMI傳導發射Conducted Emission)會較小,熱源也可以得到分散。用單一顆省空間、成本低(會不會比較低要比價)、電路簡單,但就看未來你會不會遇到 EMI傳導發射Conducted Emission)太強,或是熱源過於集中問題。$ ~8 b& z! |  x  a- ^' Z6 W. x. {" w

    $ X* ^6 o9 ~7 i7 T8 O2 U根據踢哀TI)官網的資訊" C  `3 S. w8 J' ^7 P% y# ^
    TI LM5141-Q1 IOUT = 30A MaximumCurrent Mode
    ! x$ c2 E. t9 ITI LM5143A-Q1 IOUT = 40A MaximumCurrent Mode  b$ n4 b) H! @$ @5 X6 ]8 G
    TI LM5145-Q1 IOUT = "-" 官網沒寫Voltage Mode),不知道是不是如樓主所說跟外掛 MOSFET 和電感 有關跟芯片本身無關- h; w; `0 r) e# H
    TI LM5146-Q1 IOUT = 30A MaximumVoltage Mode
    5 N; u5 |5 O/ \+ v( `  s5 ]5 RTI LM5148-Q1 IOUT = 20A MaximumCurrent Mode' Y6 V9 ]2 p' m
    TI LM5149-Q1 IOUT = 20A MaximumCurrent Mode
    * @9 g6 D# a, V9 J6 p2 w  w; vTI LM5137-Q1 IOUT = 40A MaximumCurrent Mode),新產品、這個型號是雙輸出Dual Output),輸出並接有機會可以一顆搞定,兩個輸出看起來各自可以到 15A. k* L' k. N$ h- p; x1 _8 p, y
    4 v  B) w4 ?3 M4 g6 W. a( ^& G. K% x
    這是指單顆或是並接後的輸出電流?輸入和輸出在幾 V 下的條件?感覺很模糊,樓主需要跟原廠確認,上述 IOUT 的工作條件很重要!
    6 p8 u- y* J* @# `- t- O1 c* e7 D( r
    LM5148-Q1 的建議電路,2 顆並接標示輸3.3V / 20A
    ' r3 w- w" P; ~0 N5 d! w
    8 G( D1 @& y) m5 A( M9 a! i* V官網選型網頁如下:+ {% k: ]5 `9 ~7 o9 Y
    AC/DC & DC/DC controllers (external FET) product selection | TI.com
    ; B( \5 e+ ]+ V* |8 |! ^& x  s

    # h+ `, k; v: r. [" a1 C. A/ I. Y

    TI LM5141-Q1 v.s. TI LM5137-Q1.jpg (67.8 KB, 下载次数: 2)

    TI LM5141-Q1 v.s. TI LM5137-Q1.jpg

    TI LM5137-Q1 Reference Schematics.jpg (50.54 KB, 下载次数: 5)

    TI LM5137-Q1 Reference Schematics.jpg

    TI LM5137-Q1.pdf

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    TI LM5143A-Q1.pdf

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    点评

    從搭配元件觀點來看這個設計樓主似乎只著重芯片能支援多少電流的輸出,昨天小弟翻了一下規格書,發現基本原理和內建 MOS 管的 Buck Converter 相同。 通常我們在計算電感電流(Inductor Current)時,常會看到踢  详情 回复 发表于 2024-8-10 09:43

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    发表于 2024-8-10 09:43 | 只看该作者
    本帖最后由 超級狗 于 2024-8-10 18:22 编辑
    - B. O; K! l7 B. v! Y: p1 v: \* n' m
    超級狗 发表于 2024-8-9 23:10
    8 z. A4 K% `$ k% ESYN_IN 和 SYNC_OUT 串接、輸出並接的好處是,分散峰值電流(Peak Current),EMI 的傳導發射(Conducted E ...
    9 ?$ C, V, ?# I5 ?; m+ A$ N, L+ e+ U7 U
    從搭配元件觀點來看這個設計! g0 e0 _2 D/ Z
    樓主似乎只著重芯片能支援多少電流輸出,昨天小弟翻了一下規格書,發現這些型號的基本原理,和內建 MOS 管的 Buck Converter 相同。
    : Y& K" d, I/ |9 v3 J! Z
    " s* g- r& C# I. d& X通常我們在計算電感電流Inductor Current)時,常會看到踢哀TI)這麼講。
    . K1 T8 ^+ R$ j  u: T; p* A, \9 P, ?% a% Q" U3 }0 E) L/ v: t% o
    IL(Peak) = IOUT + ΔIL / 2
    % ^! v4 \1 H8 ~' P
    6 h+ I* O: ]- P( v7 e1 VRipple Current ΔIL 又建議是 IOUT30% ~ 50%& T3 U3 r' q& @- R% r& Q' z0 Z

    $ m% M. b  ]' P+ h2 D/ f所以;
    8 c2 @8 g2 g# g( Y
    ( {0 j' C, @! i( D, lIL(Peak) = IOUT × 1.250 Y9 m7 H& L' g* j! [) L; k

    ( ]9 R* [9 d9 A/ ?2 |; B9 ~如果你要設計一顆 30A 輸出的 Buck 電路,電感至少需要有 30A × 1.25 = 37.5A額定電流Rating Current),當然 MOS 管也需要具備有這樣的電流能力。
    4 w9 ^& p( f, x* N9 ^2 N: D0 {) ~& b$ Z+ ?' y0 r
    假如找不到這樣的元件,需要用好幾顆並聯來設計,這會增加線路佈局PCB Layout)的難度;或是週邊元件價格已經比芯片本身還高,這個設計就不合適了。
    " o. Y, w5 t. K0 ]5 x! K, |* b7 B' I8 M, P/ C! H8 K
    ( d) O3 ^( F  ?% a
    : t- ]2 J3 ?; f& Z* G
    - E8 y$ U2 ^" H9 P

    0 u3 y/ M% S3 S6 S" n& S

    Buck Inductor.jpg (65.84 KB, 下载次数: 7)

    Buck Inductor.jpg

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    发表于 2024-8-9 10:05 | 只看该作者
    本帖最后由 超級狗 于 2024-8-9 23:41 编辑 8 y+ w/ z# i' K3 Y7 v* a  f( E: ^
    Chenmiking 发表于 2024-8-9 09:47, E! J: W9 ~* p$ B7 F, {4 a7 H3 Q5 Z
    那如果我用voltage control控制的芯片就没有这个问题了,对吧?

    5 g- V7 ~4 b; U  }6 k
    • 具體還是得看芯片設計,我只能說很少有那種完全沒有限制,功率任由你無限放大的方案。
    • 規格書方塊圖及敘述通常也只是個大概,有些限制它不會明講,有時候還得動腦想一下。像你這個問題規格書也沒講,完全是看方塊圖思考後得到的結論。0 u$ o0 b4 N$ h4 v& q- u
    ! k, l, Y7 R- F. \/ W* d% O4 Z
    補充說明
    3 V" t: }3 i" D/ x! w很多 DC to DC Converter 的限流保護OCP = Over Current Protection),是利用 MOSFET RDS(on) 的壓降,約略反推流經 MOSFET 的電流。這種狀況下,即便是 Voltage Control Mode DC to DC Converter 外掛 MOSFET也會有輸出電流限制。因為多數 DC to DC Converter 的限流保護OCP = Over Current Protection),設計上是固定、不能做調整的。
    0 |& X' r3 ?- k
    4 E$ l  v$ [- [3 r# @MOSFET RDS(on) 的壓降的取樣點通常在芯片內部,你也動不了手腳。" b9 X3 Q8 P+ ^0 Q9 T
    1 j* {0 ?( r; y9 S* x1 G
    " O4 V0 }* s8 d: a

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    6#
    发表于 2024-8-7 18:01 | 只看该作者
    输入电压范围是选型时的基础参数,决定了变换器能否在预期的电源条件下稳定工作。输出电压精度对于许多应用来说至关重要,尤其是在需要精确控制电压的场合

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  • TA的每日心情
    奋斗
    2025-10-23 15:52
  • 签到天数: 453 天

    [LV.9]以坛为家II

    8#
    发表于 2024-8-8 09:21 | 只看该作者
    buck电路输出电流不仅跟负载有关,还跟控制器开关频率、占空比、采样电阻等参数有关,特别关注寄生参数。

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    超級狗 + 5 全民亂講佳作!

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    9#
    发表于 2024-8-8 10:17 | 只看该作者
    這顆是 Current Mode 的 DC to DC Converter,有別於一般的 Voltage Mode,是會監看電感電流Inductor Current)的!
    4 U! U2 E2 E$ P- |; Q3 p
    4 h6 K& ^' J6 U  b' T6 A# r. F9 N+ DThe controller uses a peak current-mode control architecture for easy loop compensation, fast transient response, and excellent load and line regulation.$ w; N; [) }- Y# S- q
    2 t+ W9 g. ?6 s' l
    . [5 }/ h& q& i, p+ d& A; n
    2 h' F% X, X: i; @& }/ c% {: _; f

    点评

    補充說明 很多 DC to DC Converter 的限流保護(OCP = Over Current Protection),是利用 MOSFET R 的壓降,反推流經的電流 MOSFET。這種狀況下,即便是 Voltage Mode DC to DC Converter,也會有輸出電流限制。因  详情 回复 发表于 2024-8-8 14:04

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    10#
    发表于 2024-8-8 11:43 | 只看该作者
    Voltage Mode BuckCurrent Mode Buck 比較
    7 M" M1 Q; t, x1 i7 P( K6 R, k  [7 A' M( s* l% u7 E* ~& s- y: {

    voltage_mode_vs_current_mode.pdf

    336.01 KB, 下载次数: 11, 下载积分: 威望 -5

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    11#
    发表于 2024-8-8 14:04 | 只看该作者
    本帖最后由 超級狗 于 2024-8-8 14:17 编辑 4 @1 |! n' r$ p( q
    超級狗 发表于 2024-8-8 10:17- D+ _" u. F5 G6 A/ [. O# w
    這顆是 Current Mode 的 DC to DC Converter,有別於一般的 Voltage Mode,是會監看電感電流(Inductor Cur ...
    3 {/ \; s1 M, w5 I( ?$ `
    補充說明1 E  L% h& q3 j3 R( l; D
    很多 DC to DC Converter 的限流保護OCP = Over Current Protection),是利用 MOSFET RDS(on) 的壓降,約略反推流經 MOSFET 的電流。這種狀況下,即便是 Voltage Mode DC to DC Converter 外掛 MOSFET,也會有輸出電流限制。因為多數 DC to DC Converter 的限流保護OCP = Over Current Protection),設計上是固定、不能做調整的。
    8 z$ o; @" g0 G1 x* O5 ]7 h4 a$ A2 z/ W2 |9 l0 Q' ]) I

    , b1 M% E2 a( _! {) @* G, Z8 P( Q& ~3 s6 \+ e% M

    点评

    首先谢谢您的回答。我这里其实有一个疑问,如果我不用RDSon去做采样电阻,而是放一个功率采样电阻,通过设置功率采样电阻的阻值,理论上我的负载电流可以高于标定的20A,我这样理解没错吧?那如果我这样用,实际操作  详情 回复 发表于 2024-8-8 16:00
  • TA的每日心情
    奋斗
    2020-7-17 15:39
  • 签到天数: 13 天

    [LV.3]偶尔看看II

    12#
     楼主| 发表于 2024-8-8 16:00 | 只看该作者
    超級狗 发表于 2024-8-8 14:04! c$ E5 W) y' q2 K) _
    補充說明
    ( n8 e  t; N& ~9 b$ ]8 U' x6 r% w7 L很多 DC to DC Converter 的限流保護(OCP = Over Current Protection),是利用 MOSFET R[sub ...

    0 f% K! i1 N+ Q/ A0 l首先谢谢您的回答。我这里其实有一个疑问,如果我不用RDSon去做采样电阻,而是放一个功率采样电阻,通过设置功率采样电阻的阻值,理论上我的负载电流可以高于标定的20A,我这样理解没错吧?那如果我这样用,实际操作上会不会有什么问题呢?
    2 p% U) A; A$ R# G  D( q

    点评

    樓主說 12V 約要 350W 的輸出,350W / 12V = 29.17A。 LM5148-Q1 SYNC_N 和 SYNC_OUT 相差 180 度,兩顆並接可以提供 12V / 10A。 LM5143-Q1 SYNC_N 和 SYNC_OUT 相差 90 度  详情 回复 发表于 2024-8-9 20:25
    我知道你的餿主意,你想把 Sensing Resistor R 阻值變小去騙芯片對不? 理論上似乎是可行,但別忘了 Current Mode 的開關控制也會一起受騙,動作的門檻電流(Threshold Current)也一起變大、變遲鈍。漣波(Rippl  详情 回复 发表于 2024-8-8 18:25

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    13#
    发表于 2024-8-8 18:25 | 只看该作者
    Chenmiking 发表于 2024-8-8 16:00
    3 C9 K* j2 _! s/ f5 N9 s首先谢谢您的回答。我这里其实有一个疑问,如果我不用RDSon去做采样电阻,而是放一个功率采样电阻,通过 ...

    7 Z* `/ A. p) r4 n* T我知道你的餿主意,你想把 Sensing Resistor RS 阻值變小去騙芯片對不?
    * p! I- \; G8 o1 i, \1 I2 M2 o8 X. Y3 s8 w
    理論上似乎是可行,但別忘了 Current Mode 的開關控制也會一起受騙,動作的門檻電流Threshold Current)也一起變大、變遲鈍。漣波Ripple)會不會變大,甚至連輸出都不正常,就不得而知了。
    5 T( o5 d% g- e& M3 U
    $ e9 n7 u' _" h- q; V+ `3 t7 Q+ j9 S: t6 H
    - \/ G* _/ \8 t* d  f: R
    ! X9 A* C  L0 l0 o( u

    LM5148-Q1 Typical Application Schematic.jpg (36.93 KB, 下载次数: 2)

    LM5148-Q1 Typical Application Schematic.jpg

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    那如果我用voltage control控制的芯片就没有这个问题了,对吧?  详情 回复 发表于 2024-8-9 09:47
  • TA的每日心情
    奋斗
    2020-7-17 15:39
  • 签到天数: 13 天

    [LV.3]偶尔看看II

    14#
     楼主| 发表于 2024-8-9 09:47 | 只看该作者
    超級狗 发表于 2024-8-8 18:25
    ! B0 |! v8 r6 E7 S% y2 `2 `我知道你的餿主意,你想把 Sensing Resistor RS 阻值變小去騙芯片對不?& `. Y' Y; ^2 K' e! {# W- m

    + i9 |* i. B, s' O0 z) c% B$ F理論上似乎是可行 ...

    * d8 k" B2 u2 v# P% }! W" p那如果我用voltage control控制的芯片就没有这个问题了,对吧?
      F7 U; b/ b$ `7 p" x; Q, A" E8 f+ o9 N3 y: Q: O

    点评

    [*]具體還是得看芯片設計,我只能說很少有那種完全沒有限制,功率任由你無限放大的方案。 [*]規格書方塊圖及敘述通常也只是個大概,有些限制它不會明講,有時候還得動腦想一下。像你這個問題規格書也沒講,完全是  详情 回复 发表于 2024-8-9 10:05
  • TA的每日心情
    擦汗
    2024-10-17 15:01
  • 签到天数: 24 天

    [LV.4]偶尔看看III

    15#
    发表于 2024-8-9 10:19 | 只看该作者
    谢谢分享干货

    该用户从未签到

    16#
    发表于 2024-8-9 14:36 | 只看该作者
    因为你需要驱动更大的负载电流,需要的MOS管也越大,对应的QC也越大,需要的栅极驱动电流也越大,而栅极驱动就是芯片给出来的。一般这个规格书的20A是官方典型应用上所计算出来的参数,如果你能选到参数更优的MOS管,超过20A一部分也是没问题的。

    点评

    谢谢分享!: 5.0
    谢谢分享!: 5
    350W / 12V = 29.17A @_@!!!  发表于 2024-8-9 21:37

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    17#
    发表于 2024-8-9 20:25 | 只看该作者
    本帖最后由 超級狗 于 2024-8-10 00:08 编辑 ! [: N8 `8 O8 ?6 ~* }0 E
    Chenmiking 发表于 2024-8-8 16:00* Q: T1 {% _9 ?$ W0 D& h1 a& ?
    首先谢谢您的回答。我这里其实有一个疑问,如果我不用RDSon去做采样电阻,而是放一个功率采样电阻,通过 ...
    # {4 W3 F2 J( m- q# ?2 g
    樓主說 12V 約要有 350W 的輸出,350W / 12V = 29.17A
    ! ?# l$ B" C, A/ c' k1 y8 @( ?$ h  H4 _  U
    LM5148-Q1(VIN = 80V Maximum) SYNC_IN 和 SYNC_OUT 相差 180 度,2 顆並接約可以提供 12V / 10A。- v/ \  x, X& f2 p' N8 D/ W$ t

    6 \# I; C: J, H! ]如果 VIN 不需要到 65V 的話;
    5 J" V  f. T! }. |4 _6 ]: U. QLM5143-Q1 (VIN = 65V Maximum)SYNC_IN 和 SYNC_OUT 相差 90 度,是否最多可以並接到 4 顆,提供到 12V / 40A。(並接 3 顆就有 30A)。6 B- ~/ C  X8 N* Q

    2 V3 m0 G. d9 q$ ]( @但如果你們真的要省到沒天良只用一顆的話,麻煩告訴我們貴公司是幫哪家車廠設計電路。
      \- d4 a/ L/ X! T! Y3 g; \
    , R3 \1 Q, E2 e$ d1 [
    # O' V5 O( L" P; v4 E9 U- `

    LM5148-Q1 12V 20A Solution.jpg (49.99 KB, 下载次数: 4)

    LM5148-Q1 12V 20A Solution.jpg

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