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[参考译文] BQ25570：未正确跟踪最大功率点

admin
Guru**** 2511985 points
Other Parts Discussed in Thread: BQ25570

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/1126415/bq25570-not-correctly-tracking-maximum-power-point

器件型号：BQ25570

尊敬的 E2E 论坛：

我对 BQ25570能量收集 IC 的异常行为有一些疑问。 根据 Yogesh Ramadass 先生的一篇文章、我一直在尝试将此 IC 用作超级电容器充电器、但我注意到它没有正确跟踪太阳能电池板的最大功率点。 我设法将问题缩小到输入升压充电器本身。 超级电容器已断开连接、因此根本不使用降压转换器。 相反、在 VSTOR 引脚和 GND 之间直接添加了一个50Ω Ω 电位器以模拟电阻负载。

完全照亮时的太阳能面板(中午阳光、晴朗天空)：
VOC = 4.5V
ISC = 142mA



根据数据表将 VOC_SAMP 引脚连接到 VSTOR (尽管我对为什么该引脚必须连接到 VSTOR 而不是 VIN_DC 感到困惑)、IC 应将其输入电压调节到 VOC 的80%(在本例中为3.6V)。 相反、当我测试电路并降低 Timpot 上的电阻时、VIN_DC 上的电压为4.1V、并且电路从太阳能电池板汲取大约74mA 的电流(303.4mW)。 VSTOR 引脚上的电压为稳定的3.52V、电位器在效率为75.4%时消耗的电流约为65mA (228.8mW)。 我不知道这里发生了什么、即为什么 IC 在输入端选择这个较低的效率电压而不是它编程到的80% VOC。

有趣的是、每当我断开 TrimPOT 一段时间(原理图上的 SW1)时、输入电压(来自 PV 模块的 VIN_DC)将暂时下降至3.5V、并从 PV 汲取123mA (430.5mW)的电流。 这更接近 PV 最大功率点、并且功耗相应地更高。 VSTOR 上的电压现在为4.6V、虚拟负载在效率为90.8%时汲取的电流为85mA (391mW)。 然而、这只持续到时钟在 IC 的内部16秒 MPPT 定时器上耗尽。 在对 CREF 电容上的 VOC 进行重新采样(我在示波器上看到 VIN_DC 上出现230ms 的短尖峰)后、电压跳回到4.1V。 VSTOR 电压编程为5V、因此很明显、它仍有一定的空间可以升压到更高的水平、并从 PV 面板汲取更多的功率。

有什么想法？

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    TI__Guru**** 2511985 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。

    尊敬的 Thomas：

    在 MPPT 采样期间、当您看到尖峰时、尖峰的电压是多少？  您能否在示波器上监控 VIN_DC 并找到该尖峰？ MPPT 电路应将该值作为电池板的 VOC 采样、然后使用 vSTOR=VOCSAMP 将 MPP 点设置为80%*VOC。  该值存储在 VREF_SAMP 上。  请注意、VREF_SAMP 可能会使用10兆欧级示波器探针对位进行放电、因此您可能希望使用设置为最高阻抗(1Gohm)的 DMM 来监控该电压。

    此致、

    Jeff  

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    TI__Guru**** 2511985 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。

    尊敬的 Jeff 先生：

    是的、通过示波器监控 VIN_DC 会显示偶尔出现的~230ms 尖峰。 它们大约相隔16秒、这与数据表中 VREF_SAMP 上的 MPPT 采样周期一致。 VIN_DC 上的电压大约为4.0V、但在尖峰期间跳至大约4.1V。 昨天、我看到 VIN_DC 上的电压稍高、因为我们今天有一些云。 无论如何、请查看下面随附的示波器图片。

    --

    很抱歉、但我在这里有点困惑。 您能否再次解释一下、在采样周期结束后、VREF_SAMP (VOC_SAMP 直接连接到 VSTOR)上的确切电压是多少？

    是：
    a) VIN_DC 上100%的电压
    b) VIN_DC 电压的80%
    c) VSTOR 上电压的100%
    d) VSTOR 上电压的80%
    e)还有事吗？

    --

    对位进行放电？ 您意味着完全放电、对吧？ 我已经用10MΩ μ F 探针测量了 VREF_SAMP、但电容立即放电。 在采样期间、VREF_SAMP 偶尔会出现尖峰、但一旦采样结束、电压就会消失。 DMM Hi-Z 测量相当慢、因此我将 VREF_SAMP 引脚连接到 AD8641精密运算放大器、该运算放大器配置为电压跟随器并由线性 PSU 供电。 输出连接到示波器(通道3)。 我要附加一些示波器图片。 很抱歉听到噪音。 我在实验室中有很长的导线在运行、因此有一些电源拾取。

    通道1：VIN_DC (黄色)
    通道2：VSTOR (粉色)
    通道3：Vref_SAMP (青色、通过运算放大器)


    图 A 显示了在最大功率点不正确的情况下运行期间的其中一个尖峰。 该电路从 PV 面板绘制63mA@4.1V (由两个外部万用表测量)。 VSTOR 上的 Trimpot 负载绘制 为55mA@3.6V。

    A


    图 B 显示了在我暂时断开 Trimpot 并快速重新插入时捕获的波形。 您可以看到一些电压发生了变化。 该电路现在从 PV 面板绘制120mA@3.5V、而 Trimpot 绘制的是75mA@5V。

    B


    图 C 显示了重新同步尖峰-它是我重新插入 Trimpot 后的第一个采样周期。 在63mA@4.1V IN 和55mA@3.6V OUT 的情况下、系统返回到故障运行条件。

    C

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    TI__Guru**** 2511985 points
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    尊敬的 Thomas：

    我之前未曾提到过、ISC  = 142mA。  升压充电器峰值电感器电流的典型值为230mA、这意味着最大平均输入电流(假设该非连续模式升压转换器的 D = 50%)为115mA。  由于您的电池板能够提供超过这个平均电流、充电器无需找到 MPP、也就是说、充电器运行在其最大输入电流上并且提供最大输出功率。  您可以通过查看 LBOOST 节点并看到开关脉冲非常接近、即没有脉冲跳跃来确认这一点。  

    从上面的数字中选择

    4.1V、该电路从太阳能电池板汲取的电流约为74mA (303.4mW)

    假设效率为100%且 eff = Po/Pin -> 1=5V*Ivstor/303.4mW、则 Ivstor = 60.7mA。  如果我们将效率估算值降低到90%、则会降低 Ivstor = 54.6mA。

    此致、

    Jeff

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    TI__Guru**** 2511985 points
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    尊敬的 Jeff 先生：

    再次感谢您的回答。 请问现在还有一段时间吗？

    您能否确认、这种行为是否实际上是 LBOOST 上的电流限制？ 因为我对这些数字感到困惑。 以4.1V 和74mA 的电流运行 PV 可实现303.4mW 的功耗、这与数据表公布的510mW 最大功耗相差甚远。 在某些情况下、IC 显然能够以更高的功率运行。

    我拍了一张有趣的照片、其中我在降压 VOUT 引脚上连接了一个15F 5.5V 超级电容器。 它基本上与我的第一篇文章中的原理图相同、但 VSTOR 上没有虚拟电阻负载。 该图显示了在超级电容器放电和再充电期间 VIN_DC、VSTOR 和 V超级 电容器的电压曲线经过的时间。



    观察结果：
    - BQ25570似乎在放电和再充电期间在"低功耗"和"高功耗"模式之间切换。
    -"高功率"模式出现在电压边沿上、而"低功耗"模式出现在之间(VSTOR 上介于2V 和4V 之间)。
    VIN_DC (黄色曲线)上正在进行 VREF_SAMP 采样的"针"在"低功耗"模式下永远不会达到太阳能电池板的最大 VOC 电压(4.5V)、但似乎略高于曲线。


    您能否确认、这是否是此 IC 的正常行为？ 如果是、我将把这个线程标记为已解决。

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    尊敬的 Thomas：

    除非 LO 电源是指太阳能电池板的输出电压、否则这不是正常行为。  我不明白为什么 VIN_DC 在 HI 电源期间取代、然后向上跳、然后向下跟随 VSTOR、然后再向上跳。  VIN_DC 应"调节"至 VOC 的80%。  您可以尝试使用限流电源还是使用串联电阻器的电源？

    此致、

    Jeff

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    尊敬的 Jeff 先生：

    感谢您的回答。 LO 功率短语是指存在"不正确"MPP 跟踪时的段。 VIN_DC 被连接至 PV 电池板、所以从技术上讲、电压应该是相同的。

    我已按照您的建议重复测试。 太阳能电池板被一个 PSU @ 4.5V 和大约20R 串联电阻器所取代。 当超级电容器电压处于最低时、最大电流消耗约为65mA。 我在该测量中包含了 VREF_SAMP (绿色曲线)-奇怪的是、VIN_DC 电源轨上的电压突然变化似乎不会影响 VREF_SAMP。

    仅当 BQ25570处于"高功率"模式时、才会出现 LBOOST 节点上的脉冲跳跃、但当黄色线升高时、脉冲消失(脉冲间隔均匀)。

    编辑：后续问题。

    该 IC 的 VREF_SAMP 采样周期大约为16秒... 在进行采样时、应该有多少电流流入 IC？ 我以高分辨率测量了输入电流、似乎在采样期间输入电流暂时从50mA 下降到25mA (不是0mA)、这可能会导致 VIN_DC 上出现明显的压降。

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    TI__Guru**** 2511985 points
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    尊敬的 Thomas：

    采样发生时、预期的电流流动非常小。  有一条从 VIN_DC 流经电感器和高侧 PFET 体二极管到 VSTOR 的路径、因此如果 VIN_DC>VSTOR +0.6V、电流将从 VIN_DC 流向 VSTOR。  但是、对于高 Z 源、这通常不是问题。  由于您的面板具有高 VOC 和 ISC、我怀疑您获得的电流会使 VIN_DC 崩溃。 防止这种情况的唯一方法是、每当使用 VBAT_OK 信号 VSTOR <VSTOR +0.6V 时、都会关闭 VSTOR 上的负载。  如果降压转换器的输入 VSTOR 下降到接近 VOUT、则降压转换器自动停止开关。

    此致、

    Jeff

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    尊敬的 Jeff 先生：

    是的、我在查看 BQ25570数据表后得出了相同的结论。 使用较弱的太阳能电池时、问题变得不太明显。 不过、这实在太糟糕了、我希望能从该 IC 中榨更多果汁。 无论如何、感谢您的观看。 尽管我无法获得理想的解决方案、但我现在还是会将该线程标记为已解决。 我将重新评估我的电路设计。

    此致、

    Thomas