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[参考译文] LMP8646:使用 LMP8646MK/NOPB 在 165V 下限制 LM5155DDST 升压 IC 时遇到问题

Guru**** 2810865 points

Other Parts Discussed in Thread: INA186, LM51551, LMP8646, INA190, INA191, LM5121

请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1608143/lmp8646-encountering-issues-when-using-the-lmp8646mk-nopb-for-current-limiting-of-the-lm5155ddst-boost-ic-at-165-v

器件型号: LMP8646
Thread 中讨论的其他器件: INA190INA191、INA186 、LM51551、 LM5121

尊敬的支持团队:

我们将使用 LMP8646MK/NOPB 作为 LM5155DDST 升压转换器的限流电路、以 165V 和 14mA 电压为超级电容器充电。 问题在于、LMP8646MK/NOPB 的最大工作电压仅为 76V、因此我们在 IN+和 IN−输入端实现了两个电阻分压器网络以降低电压。 但是、与计算出的行为相比、电路未按预期运行。 根据我们的计算、以 14mA 的恒定电流将 0.22 µF 电容器充电至 165V 需要大约 2.6ms、但我们的测量值显示它仅在大约 600µs 内达到 165V。  

因此、请您回答以下问题、我们将不胜感激:

  1. 您能否提供 LMP8646 预期的稳态波形、尤其是 RG 引脚信号和 VOUT?
  2. 使用电阻分压器网络或任何其他方法在 165V 应用中运行 LMP8646 是否可行?
  3. 对于升压转换器(例如 LM5155DDST)、对于电容器充电应用、是否有替代方法来实现电流限制(恒流充电)?

下面是 VOUT(跨电容器)和 IC RG 引脚的原理图和测量波形。

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    尊敬的 Le:
    感谢您提问并使用 E2E 论坛。 由于美国假期、我们目前不在办公室。 我们返回 1/20 时会有人回复。

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    您好:

    您能否提供 LMP8646 的预期稳态波形、尤其是 RG 引脚信号和 VOUT?

    由于 VOUT 是 RG 引脚的缓冲版本、因此 RG 引脚和 VOUT 引脚应具有相同的电压:

    该电压应与您根据 Rg 电阻器设置的增益而设置的电流成正比。

    使用电阻分压器网络或任何其他方法在 165V 应用中运行 LMP8646 是否可行?

    电阻分压器网络理论上起作用、但问题在于、LMP8646 的输入引脚上具有高达 22µA 的输入偏置电流。 此电流将通过增加第一个电阻上的压降来干扰电阻分压器、这反过来会降低电路的增益。这可以通过在分压器中使用较小的电阻来解决(对于大约 1%的精度、建议使用 4kΩ 电阻或更小的电阻)。 我意识到、对于使用的高电压而言、这可能不是可接受的电阻器尺寸、但有必要提高精度。

    是否有替代方法对升压转换器(例如对于电容器充电应用,LM5155Ddst)实现电流限制(恒流充电)?

    我建议更改为输入偏置电流较低的器件、例如 INA191、INA190 或 INA186。 所有这些器件都具有低于 1nA 的输入偏置电流、并可轻松承受输入端的电阻分压器。

    如果您有任何其他问题、请告诉我、

    Levi DV

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     感谢您的答复。 目前、电容器充电期间的响应分为两个阶段。 在第 T1 阶段:在第一个 240µs 期间、无法控制充电电流;这是电源的响应。 在 t2 阶段:根据估算值、LMP8646 能够在 14mA 处控制计算出的充电电流。 我目前无法确定为什么在第一个 240µs 期间电压上升得非常快。 使用的功率 IC 是 LM51551DSST。

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    您好:

    简单浏览 LM51551 的数据表后、我认为 LMP8646 连接的 COMP 引脚是输出而非输入、因此怀疑 LMP8646 在这种配置下有任何作用。 如果您需要使用 LM51551 器件的帮助、建议为该器件创建一个新的 E2E 主题。

    这是数据表中推荐用于 LMP8646 的连接:

    如果您有任何其他问题、请告诉我、

    Levi DV

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    您好、

    目前、使用了两种电路配置为 0.22-µF 165V 电容器充电、以达到 14mA 的平均电流。

    配置 1(图 1):控制环路带宽设置为大于 1kHz。 在此配置中、系统表现出更快的瞬态响应;但是、会在 V_RG 节点处观察到不稳定。

    配置 2(图 2):控制回路带宽设置为 550Hz。 在这种情况下、系统整体似乎更稳定。 ~、在第一个 100µs 期间、会观察到异常的瞬态行为:Vcap 电压在第一个 Δ V 50µs 内迅速增加到大约 40V、然后在后续 50µs 中几乎保持恒定。

    当带宽增加时、这个初始电压过冲的幅度会减小、但无法完全消除。

    由于 LM51551DDST 和 LMP8646 集成在同一 PCB 上并设计、因此无法将它们分为多个独立的主题。 两个电路块在动力学和控制环路交互方面直接耦合、因此需要进行系统级分析和反馈、以找出根本原因和潜在的缓解措施。

    此外、可以观察到降低 LM51551DDST 升压转换器输出端的输出电容 (Cout) 值、以显著降低电压过冲的幅度、这表明这种现象与电容器充电动态特性和升压转换器控制环路的瞬态响应有关。

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    您好:

    请参阅上面的回答。 我将把此主题转发给相关团队、以便他们可以提供有关此器件 (LM51551DDST) 的建议

    谢谢您、

    Levi DV

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    尊敬的 Le Duc:  

    一开始时电压快速上升的原因是、通过二极管从 Vin 直接连接到 Vout。 当施加输入电压时、无法限制流向 Vout 的电流(直至达到 Vin)。

    您需要一个带有断开开关(如 LM5121)的器件才能这样做。  

    此致

    Moritz

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    感谢您的支持。 在计算和协调升压控制器的开关频率补偿网络时、我目前面临着挑战 LM51551 和电流感应放大器的带宽 LMP8646 。 我已经观察到、这三个参数密切相关、会显著影响电压响应和整体系统稳定性。

    您能否提出一种确定和优化这些参数的系统方法?

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    您好 Le Duc,

    您是否已经了解了产品页面上的设计和仿真工具?
    您可以在其中找到快速入门计算工具 https://www.ti.com/tool/download/SNVC224

    此致、

    Johannes

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    您好、Le、

    由于反馈环路相互影响、遗憾的是、我没有简化补偿计算的计算工具。
    一般方法是从非常慢的补偿网络开始、以确保系统稳定运行。
    例如、在 LM51551 的 COMP 引脚上连接一个 1nF 电容器并移除 RC。 这将产生非常慢(但通常稳定)的环路响应。
    之后、测量波特图、然后添加 RC 和更改值来调整波特图行为、并在保持足够相位裕度的同时实现更高的带宽。 为了实现完全稳定的设计、我们通常建议使用 60°或更大的相位裕度。

    此致、
    Niklas