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[参考译文] LM5122:为高效升压转换器设计 LC 输出滤波器

Guru**** 2442090 points


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/motor-drivers-group/motor-drivers/f/motor-drivers-forum/1387353/lm5122-design-an-lc-output-filter-for-high-efficiency-boost-converter

器件型号:LM5122

工具与软件:

大家好!

我设计了一个升压转换器、在纯电阻负载上表现出80-90%的效率、而当我尝试连接逆变器+ PMSM 电机时、效率差不多是50%、所以我想升压转换器的输出中需要一个 LC 滤波器。

如何设计它? 我的输入电压为31、输出电压为55、输出电流为70A、输出电压纹波大于或小于5V。

此致、


Alessandro

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    尊敬的 Alessandro:

    感谢您使用 e2e 论坛。
    如果您确定不同负载导致的低效率、并且该应用在纯阻性负载下能够正常工作、那么此处的输出滤波器确实会很有帮助。
    请查阅此应用手册:
    https://www.ti.com/lit/an/snva871/snva871.pdf

    如果需要额外的帮助、查看两种负载设置下的输出电压行为、找出导致效率大幅下降的原因可能会有所帮助。

    此致、
    Niklas

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    尊敬的 Niklas:

    我将应用程序加红、并尝试在应用程序中使用滤波器、但没有成功。 我的升压转换器工作频率为300 KHz、使用30 kHz 的滤波器减少高频纹波是否合适?

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    这是 PMSM+逆变器负载上的 Pout 和 Pin:

    引脚|^μ F

    输出电压(1)
    输出电流(2)
    输出功率(3)

    如果可以看到、当 Pout 小于500W 时、引脚始终为1kW。

    电阻负载的效率为82%、因此引脚=850W、Pout=700W

    您能帮助我确定 LC 滤波器的尺寸、以便在非纯阻性负载下实现高效率吗? 此外、您必须了解 Vout 上的纹波大约为30KHz

    此致、

    Alessandro

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    尊敬的 Alessandro:

    感谢您的更新。
    为滤波器频率选择低于 fsw 十倍频程的方法通常是正确的方法、因此我不确定采用 RC 滤波器为什么没有改进。

    在波形测量中、输出电压看起来相当稳定、所以我无法解释强效率损失的来源。
    如果我们看看升压控制器的功率级、另一项检查是测量开关节点电压、以查看是否发生强烈振荡或过冲、或者系统运行不稳定、但这在输出电压下已经可以看到。

    我查阅了一些有关滤波器尺寸标注的文献、但没有找到任何关于此特定案例的内容。

    此致、
    Niklas

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    尊敬的 Niklas:

    我使用的是 RC 滤波器的 LC 滤波器、是否可能需要2阶滤波器以在 fsw 处实现更多衰减?

    此外、我的负载可能是"稳态"负载、因此它会导致较高的效率下降吗? 我只对升压转换器进行30ms 的仿真、在没有"软启动"的情况下、将逆变器+ PMSM 置于负载之上后、您可以在连接负载后看到功率尖峰、如何才能避免这种连接尖峰?

    此致、

    Alessandro

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    尊敬的 Alessandro:

    对不起我的误解。
    很遗憾、我不是输出滤波器方面的专家、因此我无法确定是否需要2阶滤波器。
    但是、如果您要处理非常强的负载瞬态、您还可以查看补偿设计。
    请确保设计具有足够的相位裕度和足够高的带宽、能够以足够快的速度对负载瞬变做出反应。

    有关此方面的应用手册可在此处找到:
    https://www.ti.com/lit/an/slva381b/slva381b.pdf
    和此处:
    /cfs-file/__key/communityserver-discussions-components-files/38/slup340.pdf

    此致、
    Niklas

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    尊敬的 Niklas:

    感谢您的回答。 我正在调查该问题、我在 SW 引脚上看到当负载处于活动状态(我的 PMSM 电机开始旋转)时出现一些尖峰、我如何解决该问题? 我读取数据表、并尝试使用大约2-2.5的 K 系数。

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    尊敬的 Alessandro:

    如果开关节点出现强过冲、可以考虑采用 RC 缓冲器或栅极电阻器来减少振铃和振荡。
    本文以 EMI 为主题、但也介绍了如何实现缓冲器电路:
    https://www.ti.com/lit/wp/slyy200a/slyy200a.pdf

    此应用是否用于军事目的?
    如果是这种情况、我们的设计支持会有一些限制。 否则、我会要求使用原理图来审核设计。
    现在、我只能为您提供公开可用的在线资源。

    很抱歉给您带来不便。

    此致、
    Niklas