有關PWM剛開始啟動的問題

monkeybad

想請問一下各位先進
目前在模擬PWM boost current mode啟動的時候 發現一個問題
目前我是用VDD=5V 而PWM controller的電源是吃3.3V 由不同的regulator產生
在剛啟動的時候 5V的VDD慢慢從0V爬到5V 這時PWM controller還沒有Enalbe 所以Power MOS開關是off的
現在問題是發現在這段期間 似乎電感電流在這爬升過程好像會產生很大的暫態電流
目前電感最大能承受的電流是2A 而暫態電流好像會大於最大承受電流 可能會把電感燒掉
用Hspce模擬時 讓VDD不要爬升的太快 這樣產生的暫態電流好像就不會太大
之前有做過一顆PWM 電感有燒掉過 不知道是不是這個原因
請問一下有人有遇過類似的問題嗎 該怎麼解決呢?

[ 本帖最後由 monkeybad 於 2008-1-4 11:47 AM 編輯 ]

finster

一般而言,DC-DC的產品都會有soft-start circuit
這個機制主要是用來當power supply從0V升到穩定電壓時的保護機制
我想,你應該沒有這個機制,所以才會有這種現象和問題
只要加入這個機制,基本上問題就可以解決了

關於soft-start circuit的電路,你可以參考立崎或者National的data sheet
它們有提出一種constant current來達到soft-start circuit的機制,個人覺得還不錯

monkeybad

謝謝finster提供的意見!
可是現在我還是有一個疑問 因為我遇到的問題跟一般的電路不太一樣
目前做系統的擔心把VDDA(for analog power)弄髒 所以希望PWM的電感接上的電源是另外提供的5V(VDDC)
而PWM controller則是保持不變 接VDDA 3.3V
而在系統上面 5V的電壓都會先ready 再用5V產生3.3V的電壓以及1.2V的電壓
然後我PWM的電路是用一個Enable的pin控制 這是數位電路控制的 會有一個power on reset delay
所以會有一種情形產生 就是5V先ready 然後Enable才打開 而在5V爬升這段期間 Enable還沒有打開 所以PWM controller是在off的狀況 所以這時候PWM soft start派不上用場 因為電路根本都還沒有啟動
那不知道這該怎麼解決呢 希望各位網友能不吝提供意見! 謝謝!

[ 本帖最後由 monkeybad 於 2008-1-7 11:25 AM 編輯 ]

finster

其實這種現象依然可以用soft-start circuit來解決
因為soft-start circuit乃在避免當power supply ramp剛起來時,Power MOSFET流過過大電流而發生燒毁的情況,而你的這種情況即使外部的電壓源穩定而內部的尚未達到穩定依然可以用soft-start circuit來解決,至少我們都是用這個電路來解決的
有幾種方式可以來作
1.是對VDDA作Power-On-Reset circuit,此時控制Power MOSFET的電壓會維持在Vt左右的電壓,如此一來流過Power MOSFET應該就不會有突然間大電流
2.是搭配over current limiting電路,因為over current limiting乃在保護外部的Power MOSFET避免它燒毁,故而,一旦有極大電流過過時,此電路會把外部的Power MOSFET給"暫時關掉",如此一來也可解掉內部電壓尚未穩定卻有大電流的問題
3.是使用soft-start circuit,至於用那種soft start circuit,就看你們自己的電路設計

shinnyi

2.是搭配over current limiting電路,因為over current limiting乃在保護外部的Power MOSFET避免它燒毁,故而,一旦有極大電流過過時,此電路會把外部的Power MOSFET給"暫時關掉",如此一來也可解掉內部電壓尚未穩定卻有大電流的問題6 n) }( @2 h" ^& i

你好
我對於第二項有很大的問題，目前設計電路正停在這沒辦法突破
不知是否可以告訴我更多有關over current limiting電路的工作方法，
因為我的over current limiting電路是Power MOSFET的gate on時即偵測，而off時即關閉，那麼當剛起動後瞬間電流大至3A培，而此時Power MOSFET是OFF，所以電流偵測電路也是停止的，那麼因該怎麼刻服這問題呢
電路本身已有soft start了

monkeybad

如果power mos是處於off的狀態 那就不會有流電流 就不用擔心會燒毀
後來我自己去量開迴路的電路 就是把IC拿掉 只剩外部電路
VDD電壓升高後 電感還是沒有燒掉
雖然Hspice模擬會有很大的暫態電流 我想可能是時間只是一瞬間而已 馬上又回到穩定狀態
要把這麼大顆的電感燒掉應該沒那麼容易
另外參考立琦的datasheet, power sequence有一定的順序 要在VDD穩定後 才把EN打開
然後再搭配soft-start current-limit等機制
我想IC應該是可以受到很好的保護才對

shinnyi

對不起喔
我在問一下
第一句"如果power mos是處於off的狀態 那就不會有流電流 就不用擔心會燒毀"
可是我不擔心power mos 而擔心的是會燒到負載ㄝ,怕瞬間電流把負載給燒了

finster

原帖由 shinnyi 於 2008-1-15 11:37 PM 發表
2.是搭配over current limiting電路,因為over current limiting乃在保護外部的Power MOSFET避免它燒毁,故而,一旦有極大電流過過時,此電路會把外部的Power MOSFET給"暫時關掉",如此一來也可解掉內部電壓尚未穩定 ...

不好意思,我有一個地方寫得並不是非常正確
來更正一下,然後再回答你的問題
我之前作的過電流保護電路有兩種,一種是over-current limiting,另外一種則是over-current shut-down
over-current limiting,故名思義,它是偵測到Power MOSFET流過一個我們所設定的電流上限時,over-current limiting便會被啓動,然後把Power MOSFET的GATE電壓設在某一個定值,進而間接限制住所能夠流到電感上的電流,亦即當輸出的負載電流又加大時,所能夠提供的電流仍然保持一定,一直到輸出負載電流降到我們所設定的電流上限時,over-current limiting才會沒有動作(並不是關掉電路,只是輸出不會影響正常運作),所以,並沒有將Power MOSFET關掉(我之前這個地方有寫錯)
而over-current shut-down的情況和上述的動作原理非常雷同,所不同處乃在於當Power MOSFET流過一個我們所設定的電流上限時,便直接把Power MOSFET直接關掉,若電路又要關始動作,只能全部電路重新啓動

來回答你的問題:
在PWM電路中,有幾個電路是不能夠關掉的,Bandgap reference circuit,over-current limiting,thermometer-protection等這幾個電路是要一直存在的(無法用PD來關掉的)
因為這幾種保護電路是要保護Power MOSFET在任何情況均要被保護,所以,不能被關掉,故而在電路設計上,這幾個電路的電流消耗要作到非常地小
我們作的over-current limiting,是利用current mirror方式,利用倍數關係mirror Power MOSFET的電流,當超過某一個電流上限時,會把error amplifier連接到Power MOSFET的端點斷掉(可使用mux或者作一個pull-up,pull-down的電路),然後再把Power MOSFET的Gate電壓往上(往下)限制在某個範圍,如此一來error amplifier便會失去控制Power MOSFET的主動權,進而限流

shinnyi

如你所說的 " 雖然Hspice模擬會有很大的暫態電流 我想可能是時間只是一瞬間而已 馬上又回到穩定狀態"

但這瞬間的電流會不會把負載 RL 給燒了呢

monkeybad

以目前我的應用來說 是做升壓的LED驅動電路 負載是五六顆LED串聯在一起的電路 所以我覺得在剛開始啟動的時候 LED是不會導通的

yutian

To finster:
對于over-current protect，我之前也有做過，就是采用over-current shut-down mode，對于over-current limiting，沒有try，能否給推薦幾篇paper學習一下，謝謝了。

finster

原帖由 yutian 於 2008-2-29 11:13 AM 發表
To finster:
對于over-current protect，我之前也有做過，就是采用over-current shut-down mode，對于over-current limiting，沒有try，能否給推薦幾篇paper學習一下，謝謝了。

就我個人之前所找過的paper
在IEEE並沒有看過有over current limiting的文章
over current shut-down或者over current limiting這兩種保護機制,我都是看別人的data sheet,然後推導其原理再加以設計出來

jeffshein

copy 版主的一段話 ==>想請問一下各位先進$ l  _. ?+ V! B
目前在模擬PWM boost current mode啟動的時候 發現一個問題
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在剛啟動的時候 5V的VDD慢慢從0V爬到5V 這時PWM controller還沒有Enalbe 所以Power MOS開關是off的

她講的事MOS還是OFF的狀態 並非IC開始起的soft start
各位要搞清楚
我的解釋是當輸入端都還沒有接電源時 電感的電流為零 且輸出大電容的電壓亦為零
依但電源接上 會透過L diode 去對 Cout充電
所產的inrush current
若在主forward 路徑上 沒加上一開關 是無法阻擋此一現象的

savage1394

楼上所言极是，这和软启动没有任何关系，这只取决于电源电压的上升slope是否过快，diode的开通串联电阻与电感的饱和电流。
我所见到过的TI等大厂会在电源和电感之间加个大功率外置PMOS，PMOS由驱动器控制，不过这个pmos一般都是作为option供客户使用的。
我的理解是，在实际使用中，可以再电源处加输入电容防止电源上电slope爬升过快，换句话说让前级驱动得“弱”些

niko0417

回應怕負載燒掉的問題。
如樓上所述，升壓系統除非多做一個true shutdown控制開關，不然這電流應是無可避免。從外部電路解，看負載能不能接受。
功夫一點，對這個開關電流還要做soft-start，做到多複雜一樣端看系統負載的要求，當然付出代價是IC成本。
這樣一來時序的問題就不大。
不過，還是要依據系統特性來做最省錢的產品。

[ 本帖最後由 niko0417 於 2009-10-21 05:04 PM 編輯 ]