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[参考译文] TPS7A57:如何将 TPS7A57 连接为恒流源

Guru**** 2601915 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS7A57

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/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1556675/tps7a57-how-to-connect-a-tps7a57-as-a-constant-current-source

器件型号:TPS7A57


工具/软件:

大家好、下午好。 如何针对非常特定的应用连接 TPS7A57 作为电流源。 我的负载具有低电阻(0.5 欧姆至 1.5 欧姆之间)、我想对其施加 3 安培的直流电流。 如果我做数学计算、输出电压将介于 (V=R*I) 1.5 伏和 4.5 伏之间、所以我知道稳压器的输入电压将是这些值​​加上压降值 75mV 或 1.575V 至 4.575V。 我的想法是调节输入电压、以便更大限度地降低稳压器中的热耗散。 然后、我的问题是如何将该稳压器转换为恒流源。 我需要该电流仅存在约 150ms、然后关闭、我计划通过控制使能引脚来执行这一操作。 非常感谢。

  • 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。

    您好 Gabriel、

    我将在本文档中展示如何对单个或任何并行数字执行此操作。  请参阅第一个演示文稿中的幻灯片 27。  实际上、您需要旋转 NR/SS 电阻器以连接到 Vload、并在 OUT 和 Vload 之间放置一个小串联电阻器。  两个电阻器上的感应电压必须匹配。  无论使用单个 LDO 还是并联使用多个 LDO、都要使用此技术。 如果您有任何问题、请查看配套资料并告诉我们。

    https://www.ti.com/lit/ml/slup424/slup424.pdf?ts = 1755877321878

    https://www.ti.com/lit/ml/slup415/slup415.pdf?ts = 1755877333348

    谢谢、

    Stephen

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    您好 Stephen.首先,非常感谢您的迅速响应。 我还有一个问题:最低镇流电阻值是多少? 我希望它是尽可能低的值、因为在我的应用中、耗散的功率(如果我使用应用手册中提到的 Rb = 50 毫欧的值)等于 P = R * I ^ 2 = 0.05 * 3 * 3 = 0.45 瓦、这意味着我的设计必须使用较大的电阻器尺寸、因为我的 PCB 上空间有限。 如果可以使用较小的 Rb 值、则可以减小电阻器的大小。
    第二个问题是您关于我正在考虑的设计是否可行的意见、其中考虑了负载的低电阻值、我要使用的电流以及 TPS7A57 稳压器可以耗散的功率。 非常感谢!

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    您好 Gabriel、

    您要探索的内容涉及脉冲加载、从热角度来看、您应该检查设计的瞬态热阻抗。  我知道、现代 LDO 数据表中并未发布该内容,但您是幸运的 — 我们只是开始将其添加到我们的数据表中,以便了解包含这一个在内的高性能 LDO。  JEDEC PCB 标准通常持悲观态度、而 EVM 可能更现实(但如果 PCB 的元件密度非常高、EVM 可能会乐观)。  我们有关于这些值的仿真数据、我们正在更新数据表。 在 200ms 内、仿真显示 JEDEC = 13C/W、EVM = 10C/W  您可以耗散的功率将取决于环境温度和您将 Vin 设置为的值。  如果您保持与 Vin - Vout 相差 400mV(根据数据表的典型图)、并将 3A 驱动到负载中、则 LDO 的功耗将为 1.2W。  这将导致结温上升至比环境温度高 12-16°C。  您可以降低 Vin 以提供 300mV 的余量、从而实现稍差的性能、但温升较小(但请查看数据表以确认这对您来说可行)。

    在设计 NR/SS 和镇流电阻器时:具体实现取决于布局。  将 SNS 引脚直接连接到镇流电阻器的焊盘、并用开尔文将 NR/SS 电阻器连接到镇流电阻器焊盘(或 Vload)。  这将为您提供非常可预测的性能、因为镇流电阻器上将消除布局中的寄生阻抗。  从布局的角度来看、NR/SS 电阻器不太重要、因为 NR/SS 电流非常小;不过、请尝试保持布局清洁且无噪声耦合。  如果您在镇流器的设计中使用小于 10 m 欧姆的电阻、我不会感到惊讶。  请看一下 2m Ω 或 4m Ω、看看是否可以实现这一点。

    请注意、对 EN 引脚进行脉冲不会导致 Vout “瞬间“上升/下降。  NR/SS 电容器(仍连接到 GND)将减慢导通速度、并且输出将因存在到漏极 Cout 的负载而消耗(LDO 是不会灌入电流的串联稳压器,只会拉取电流)。

    谢谢、

    Stephen

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    您好、Stephen

    感谢您的答复。 我将 仅使用 TPS7A57 的一个脉冲、仅使用一次、持续大约 150ms、我的意思是我不会将稳压器与脉冲序列一起使用;我不知道是否会改变运行条件。  

    1) 您在仿真中提到的“JEDEC = 13C/W 和 EVM = 10C/W “是什么? 很抱歉、我不知道这意味着什么、也不知道如何进行仿真。

    2) 当你说“ 和开尔文连接的 NR/SS 电阻器到镇流电阻器垫(或 Vload )“:我很抱歉,但我不明白你的意思。 您能解释一下这个联系吗?

    3) 可以取消 NR/SS 电容吗? 或者该电容器的最小值是多少? 该电容器的函数是什么? 我希望信号具有较短的上升时间、或者如果可能、将其保持在几毫秒以下。

    4 ) 当你说“你可以降低 Vin 给 300 mV 的余量,以实现稍差的性能 “:在其中的性能更差?

    再次感谢您!

    此致

    Gabriel

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    您好 Gabriel、

    TPS7A57 可能适合您的应用。

    1. JEDEC 是我们用于表征热阻的国际标准、以便您将该 LDO 与其他 LDO 进行比较。  JEDEC 标准对您的热性能表示悲观、因此我们也对 EVM 进行了表征。  通常、EVM 比 JEDEC 标准更接近实际设计的实际性能。  热阻以“C/W"为“为单位进行测量。  计算 LDO 上的功率耗散并将其乘以热阻、得到高于环境温度的结温。  

    2.在旋转的 NR/SS 电阻器的输出端放置一条迹线,并将其连接到镇流电阻器的输出端。  两个输出均为“Vload",“,但、但布线不直接连接到 Vload。  该布线仅连接到 NR/SS 电阻器和镇流电阻器的输出。

    3. NR/SS 电容器对基准进行滤波、从而降低 LDO 的噪声性能。  根据数据表中的第 6.3 节、建议的最小电容为 100nF。

    4.交流性能(瞬态性能,PSRR 等)。  TPS7A57 的额定余量为 400mV。 如果您需要更大限度地提高交流性能、则需要稍高的余量 (400mV)。  有关余量的比较、请参阅数据表中的典型图、例如图 6-1 至 6-13 中的一些 PSRR 曲线将显示不同余量值下的性能。

    谢谢、

    Stephen

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    您好、Stephen
    我制作了测试原理图和初步布线、以便检查原理图(包括镇流电阻器和电容器)及其布线是否正确;这是为了看看我是否正确理解了您之前的答案。 您可以看到第二个原理图、其中、我不使用固定值电阻器、而是使用数字电位器、这将允许我使用 MCU 修改电流值。
    期待您的答复、

    非常感谢!
    此致

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    您好 Gabriel、

    我听说工程师在这样的应用中使用数字电位器、但我还没有亲自使用。  我不是您选择的数字电位计的专家、但您始终可以联系拥有此 IC 的团队进行评论。

    在镇流电阻器之前、到 GND 的输出端至少需要 22uF 电容(尽可能靠近 LDO)、以保持稳定性。  我将按如下方式连接铜线:

    在这些值范围内添加一个输入电容器、尽可能靠近 LDO:

    EP 引脚应连接到 GND。  这是您的散热焊盘、您希望所有接地铜都连接到该上、这样您就可以得到!

    如果您不打算使用电荷泵(因为您有偏置轨)、我建议将 CP_EN 引脚连接到 GND。

    谢谢、
    Stephen

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    您好、Stephen

    这种设计我回来了。 我有一些问题:

    可以向引脚 EN 和 BIAS 施加一个“一“(3.3V 逻辑)?  

    我之所以提出这个问题、是因为在典型应用电路的图中、该电路显示为 5V。 与其他控制引脚相同的问题(如果适用)。

    我的 MCU 有一条 3.3V 逻辑控制线。

    另一个问题与最大电流相关、因为说明中提到了 5A、然后在第 6.5 节中规定了最大电流(短路)为 4A。

    非常感谢。

    此致

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    您好 Gabriel、

    如果您使用 BIAS 引脚、则您需要向该引脚施加至少 3.2V 的电压、该电压高于您在输出端可看到的最高电压。  即使要调节电流、输出最大值仍将为 4.5V(给定 1.5 欧姆负载和 3A 恒流调节的规格)。  因此 BIAS 必须为 7.7V 或更高。  如果没有此电压、您可以通过将 CP_EN 连接到高电平来使用内部电荷泵。  在这种情况下不需要偏置引脚。

    EN 引脚可用于 3.3V 信号。  这足以开启 LDO:

    LDO 可以全天提供 5A 电流。  如果短接输出、则折返电流限制将启用。  折返电流限制将向短路提供较低的电流(在本例中为 4A)、从而在解除短路之前保护 LDO 免受损坏。  您的负载为 0.5 欧姆至 1.5 欧姆、因此在典型操作中不应该看到这种情况、因为这不是短路(我们通常使用 10m 欧姆进行测试)。

    谢谢、

    Stephen

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    您好、Stephen
    非常感谢您的即时答复、感谢您的答复。
    关于偏倚、我可以避免使用它吗? 如果我不使用它会发生什么情况? 我真正需要的是向该器件(称为 HDRM)施加有限的电流、这是一个熔断的保险丝(大约 150ms)、这时 LDO 操作结束、然后将其关闭。 我不需要超高稳定性或任何类似的情况。 我希望使电路尽可能简单、以便尽可能减少稳压器外部的元件。 当然、我需要 Rballast 和适当的 PCB 布局。
    非常感谢
    此致
    Gabriel

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    您好 Gabriel、

    不需要偏置电压。  只需通过将 CP_EN 连接为高电平来使用内部电荷泵来将其打开。  某些应用(例如高性能射频系统)无法容忍 LDO 内部的小型电荷泵产生的噪声。  对于大多数客户来说、使用内部电荷泵是可以的。  听起来、启用内部电荷泵并移除与 BIAS 的连接后、您的应用就可以正常工作。

    谢谢、

    Stephen

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    尊敬的 Stephen:

    可以施加 3A 电流而不会导致热问题的输入到输出的最大压降是多少?

    如何在数据表中找到此规格?

    非常感谢

    此致

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    您好 Gabriel、

    这个答案在很大程度上取决于您的环境温度和 PCB 设计/布局。  但是、使用 EVM 作为指南(提供热饱和 PCB 布局)、TJA = 21.9C/W  但是、EVM 在 150ms 时的瞬态热阻小于 10C/W(我们正在根据此信息修订数据表)。  如果您的环境温度为 25°C、并且您希望将结温保持在 125°C 或更低、则温度会上升 100°C。  100C/10C/W = 10W 的允许功率耗散、即从 Vin 到 Vout 的 3.333V 压降。

    如果您决定将 LDO 保持在 150°C(绝对最大温度)、则可以有 15W 的允许功率耗散、并且从 Vin 到 Vout 的压降为 5V。

    谢谢、

    Stephen

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    尊敬的 Stephen:

    那么、如果我 将 CP_EN 连接到高电平以使其开启、是否应该将 BIAS 引脚悬空?

    我明白、只要 CP_EN 为低电平、输出端就没有电压、对吧? 我知道这似乎很明显、但我需要确认。

    与该主题相关的另一个问题是:它需要多长时间才能考虑该主题是否已解决并将其关闭? 在我完成设计之前、我想再问几个问题。

    非常感谢。

    此致

    Gabriel

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    您好 Gabriel、

    如果将 CP_EN 连接为高电平、可以将 BIAS 保持悬空。

    如果没有偏置轨、如果 CP_EN 为低电平、将不会有输出电压。

    您可以在此主题上提出任意数量的问题。  该线程没有任何强制结束日期。  如果您在 LDO 之外的其他器件上有疑问、我们会希望通过随附的相应团队创建新主题、以便您尽快获得解答。

    谢谢、

    Stephen

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    您好、Stephen
    你好。 我有以下问题、问如何连接电阻器。 在典型的电压调节电路(非电流源)中、数据表显示了连接到 REF 引脚的电阻器。 但是、当使用 LDO 作为电流源时、提到了电阻器 R_NS_SS、从我假设的含义来看、它连接到 NR/SS 引脚、而不是 REF。 如果正确、是否无需将电阻器连接到 REF 引脚? 请参阅下面的两个连接。 您能告诉我哪一个是正确的、可用作电流源吗? 非常感谢。 此致。

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    您好 Gabriel、

    我会使用连接 B   

    使用连接 A 时、我担心电路上会产生过多应力、该电路会检测 NR/SS 引脚上是否存在 50mV(可提供干净的导通)。  请参阅数据表中的第 8.1.6 节。  使用连接 B 可消除此处的任何问题。

    谢谢、

    Stephen