[参考译文] OPA549-HiRel：双极电源配置中的热关断状态的一个方向所需的时间

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https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1230188/opa549-hirel-thermal-shutdown-in-bipolar-supply-config-for-one-direction-of-output-state

器件型号：OPA549-HiRel
主题中讨论的其他器件：OPA549

您好！

我正在尝试为两个珀尔帖元件开发一个功率级。该电路如下：

该电路调整为3.2A 电流限制(R7和 R17)、并将低通滤波(C7和 R8、C14和 R14)调整为4Hz。当设定电压例如+2.5V、放大器 U2的输出设置为-10V (+10V U3)时因此、电流约为3.2A。具有负输出电压的放大器就合适(U2)、具有正电压的放大器将进入热关断(U3；频率约为30Hz)。如果现在将设置电压调整为-2.5、则 U2进入热关断模式、U3正常。为了测试是否是热问题、移除了 JP1、仅 U2由+- 20V 供电、输出设置为-10V (@3.2A)-->无热关断。在构建第一个原型之前、针对最坏情况计算了 T_J：T_J = 25°C + 37.5W * 0、9°C/W (热阻)= 58.75°C、应该没问题。为了确保热阻实际上被测量：外壳至散热片0.47K/W、散热片至另一个散热片0.33K/W、结至外壳0.1K/W、这导致了理论计算出的0.9K/W。只要运算放大器的输出电压为负、就没有问题、如果它为正、就会出现问题。在散热方面、它应该没有问题。有什么解决建议吗？

此致、

高清

2 年多前

0 admin 2 年多前

TI__Guru**** 2501405 points

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高清、

Unknown 说：
如果这是热问题，JP1已被移除，而只有 U2由+- 20V 供电，且输出设置为-10V (@3.2A)-->无热关断。

此配置意味着该电路没有热关断问题(通过打开 JP1)。当 JP1短接时、似乎它完成了一种电流环路或某种环路。

请尝试以下操作：断开用红色圈出的 PE-GND 并短接 JP1、看看会怎么做。不会出现热关断。请尝试该方法、看看结果如何。我觉得驾驶员通过珀耳帖冷却器短路到某个地方。

此致！

雷蒙德

0 admin 2 年多前

TI__Guru**** 2501405 points

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您好 Raymond、

我在 TEC 的中间断开了 GND (有无差异都没有)。 @+-18.5V 电源电压仍然相同：

红色输出电压 U2
蓝色输出电压 U3
黄色设定电压(Power_PP_IN.2)

您可以看到、只有具有正输出电压的运算放大器才会出现该问题(无论是反相放大器还是同相放大器)。一种想法是、如果我们有一个 MOSFET 输出级、一个 MOSFET 直接连接到金属凸片(V-)、另一个是电气隔离连接、则两侧是否具有相同的0.1K/W 热阻(此值是最坏的情况吗)？

此致、

高清

0 admin 2 年多前

TI__Guru**** 2501405 points

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您好 Raymond、

我做了更多的测试。将 TEC 替换为9.7欧姆(与 TEC 相同的电阻)时、不稳定性就会消失(未进行 GND 测试)。但是、如果放大器处于电流限制范围内、您可以看到偏移：

这可能是由于电源电压太小所致。但是、我如何使放大器保持稳定呢？在经典应用手册中、将一个电阻器与 TEC 串联(以驱动容性负载)、但这会产生大量热量和不必要的功耗。

此致、

高清

0 admin 2 年多前

TI__Guru**** 2501405 points

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运算放大器输出端的两个具有10欧姆和10nF 的缓冲器也无法解决这个问题。

0 admin 2 年多前

TI__Guru**** 2501405 points

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高清、

Unknown 说：
在经典应用手册中，将一个电阻器与 TEC 串联放置(以驱动容性负载)，但这会产生大量热量和不必要的功耗。

正确的是、这可能是由 TEC 的电容引起的振荡造成的。您能否使用 LCR 表测量 TEC 并提供这些数字？我们需要为驱动器进行环路补偿。

通过将电阻器与 TEC 串联、可以轻松补偿 OPA549 Zo 阻抗和 TEC 电容所产生的极点。通过在中间位置(或与 TEC 串联)添加一个电阻器 Riso、该电路会产生一个零点以补偿极点。根据 TEC 电容、Riso 的值可能不需要很大。

如果您向我提供 LCR 值、我将找出最佳的驱动配置。另外、我没有看到 TEC 温度控制环路。您能告诉我温度控制环路的带宽是多少吗？它是否在100Hz 以下？

e2e.ti.com/.../OPA549-TEC-01192023.TSC

此致！

雷蒙德

0 admin 2 年多前

TI__Guru**** 2501405 points

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尊敬的 Raymond：

以下是负载的一些波特图：

两个冷串联 TEC：

一个 TEC 冷：

对于3.2A、限流电阻器的大小应为16k。有一点奇怪的是、运算放大器只是在特定的负载情况下不稳定。也许我们可以进行极点补偿/调整、但这对所有负载情况都有效吗？大约10Hz 的 BW 就足够了(前面 fc = 10Hz 的 LP)。感谢您提供仿真。

此致、

高清

0 admin 2 年多前

TI__Guru**** 2501405 points

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您好 Raymond、

我做了一些进一步的调查。当我连接两个2欧姆的大功率电阻器而不是 TEC 时、问题仍然存在。所以问题似乎与频率无关。如果我将电阻加倍至4欧姆(8欧姆)、一切都正常。如果我将两个 TEC 串联到仅一个放大器侧、就可以在+-20V 的电源电压和3.2A 的电流限制下正常工作。为什么正轨存在2欧姆电阻负载(无电容或电感)问题？

此致、

高清