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[参考译文] TPS25982:以高输出电容启动

Guru**** 2391415 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS25982

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/1054871/tps25982-start-up-with-high-output-capacitance

器件型号:TPS25982

您好!

我们在产品中使用 TPS259827ONRGER、最近在高输出电容启动时发现了一些问题。 以下是我们设计中的电子保险丝原理图。 MCU 接收电源正常信号并向电子保险丝发送使能信号。 电流限制设置为 7.92A、通过使 CDV/dt 不被组装在电路板上、可将输出压摆率设置为其最快的值。 电子保险丝的 VIN 和 VOUT 电压可以是5V、12V 和24V。 电压为24V 时发现启动问题。

我们产品中电子保险丝的输出功率用作用户向其他产品供电的电源。 下图显示了一个应用示例。 单个负载可以具有220uF 的输入电容器、在稳定条件下大约为0.5A (可能启动电流较低、但在启动期间仍有一些负载电流)。 用户可以将8个或更多负载并联到我们产品中电子保险丝的输出、这将为电子保险丝产生巨大的输出电容。 实际上、用户可以使用不同的负载以及更高的输入电容、这是我们无法控制的。

根据 TPS25982 数据表的第9.2.2.5节、PD (启动)= PD (浪涌)+ PD (负载)。 为了使 PD (浪涌)更低、应使用相对较大的 CDV/dt 来降低输出压摆率。 但 PD (LOAD)仅由电压和负载电流决定。 为了使启动时间短于图53中的"热关断时间"、应使用较小的 CDV/dt (即使没有 CDV/dt)来使输出压摆率尽可能快。 因此、我们似乎需要在 PD (浪涌)和 PD (负载)之间进行权衡。 我们决定不使用 CDV/dt 来实现最高的输出压摆率。 一些降低压摆率的尝试失败、可能是由于启动期间的负载电流。

我们在4个负载下的测试(如上所述)显示了14.7A 的浪涌电流、这使 PD (浪涌)达到176W 左右。 这是测试的波形。

我们尝试了几种方法来解决这个问题,不幸的是,这些方法还不是完美的。

(1)我们尝试 修改电路、以便电子保险丝 以 应用报告 SLVAED9中提到的最小重试间隔在无限期自动重试模式下工作。 但重试速度不够快。 根据数据表、重试计时器仅在器件冷却后启动。

(2)我们尝试使 MCU 向电子保险丝创建多个快速使能脉冲。 在连接4个负载的情况下、它可以成功地将输出电压升高到24V。 但是、当连接更多负载时、它仍然失败。

(3)为了限制浪涌电流、我们尝试在每个负载的电源输入端添加一个串联电感器。 电感器为 PA4344.223NLT (22uH/12A)、但电感器似乎很难降低浪涌电流、测得的浪涌电流仍高于14A。 在此测试中、我们只将 EN 信号拉高一次、而不是将多个 EN 脉冲拉高。 这里是该测试和测得的波形的方框图。

(4)我们用 NTC - B57234S0100M051 (10欧姆)替换了电感器。 它在连接了4个负载的情况下工作、但在连接了更多负载的情况下再次失败。 奇怪的是、无论连接了多少负载、浪涌电流都降至约5.5A、但电子保险丝最多只能带来4个负载。 以下是分别具有4个负载和8个负载的测量波形。

(5)我们还尝试了另一种结合了电阻器和二极管的方法来限制浪涌电流、如下所示、但并不幸运。

在完成所有这些测试后、我们需要知道:

(1)使用此电子保险丝芯片时、我们是否遗漏了任何信息?

(2)我们是否可以使用任何其他方法使电子保险丝与高输出电容一起工作。

谢谢!

  • 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、Michael、

    当您测试总容性负载时? 您是否也应用了 CR 或 CC 负载?

    为什么保持 dVdt 断开?

    此致

    Kunal Goel

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    您好、Kunal、

    在我的测试中、每个负载具有220uF 的总输入电容。 我测试了两种情况。 其中一个是在电子保险丝输出端并联四个负载、电子保险丝的总输出电容为880uF。 另一个是8个负载并联在电子保险丝输出端、到电子保险丝的总输出电容为1760 μ F。

    在我们之前的测试中、我还尝试在 CR 和 CC 模式下使用电子加载器。 我们后来放弃使用电子加载器、因为我们发现它在启动过程中对电子保险丝的影响与实际应用中发生的情况大不相同。 例如、在 CC 模式下、加载器将始终在启动期间消耗恒定电流、而在实际应用中、启动期间和负载处于稳定状态后的电流不同。 还发现电子加载器在 CR 模式下的表现与实际电阻器截然不同。

    关于 dVdT 电容器、我们发现当 VIN 为24V 且电子保险丝在连接负载的情况下启动时、可能会导致一些问题。  在这种情况下、PD (LOAD)相对较高。 为了使电子保险丝输出功率(24V)上升时间短于"热关断"时间、我们移除了 dVdT 引脚上的电容器、以便在电子保险丝输出端实现最快的压摆率。

    在我们解决这个电子保险丝启动问题的测试中、我们还尝试在 dVdT 引脚上使用不同的电容器、但它仍然无法启动电子保险丝。

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    您好、Michael、

    你是对的。 CC 或 CR 负载将无法提供正确的图片、因为实际负载将具有一些导通电压、并且在 VOUT 为零时不会消耗电流。 您是否对电子保险丝启动期间的负载电流曲线有一些了解、比如它是否具有直流/直流负载(CP 负载)? 您能否使用实际负载进行测试?

    仅对于1760uF 和24V 的容性负载、您需要具有大于60nF 的 dVdT 电容。 使用 CAP 时、您的电压会有多高?

    产品网页上有设计计算器、可帮助计算 dvdt 电容以成功启动。

    此致

    Kunal Goel

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    您好、Kunal、

    对于负载板、它有点复杂。 负载板不是我们产品的一部分、它是由用户设计或购买的。 负载板的输入电容(实际产品中电子保险丝的输出电容)可能低于或高于220uF。 基本上、我们无法控制用户将在其应用中使用的负载板类型。

    测试中使用的负载板是实际负载(由我们的一个用户发送)。 它具有板载24V 至5V 转换器、输入电容为220uF。 当输入电压(产品中电子保险丝的输出电压)上升到5V 以上时、我们注意到负载电流以某种方式增加。 可能是因为直流/直流转换器在该点开始工作、并且所有5V 电路都使电流消耗从此时升高。 这就是我认为、我们不仅会在启动期间涉及 PD (浪涌)、还会涉及 PD (负载)。

    在我们的测试中、我们在 dVdt 引脚上尝试了1000pF、3300pF、4700pF 和6800pF、但它们都无法正常工作。 我们没有尝试60nF、但通过快速计算可以看出、dVdt 引脚上的60nF 电容器将使输出压摆率达到77mV/ms。 然后、输出电压达到24V 需要超过300ms。 PD (浪涌)约为1.6W。 根据数据表的图53、 曲线中既未显示1.6W 功率耗散、也未显示300ms 热关断时间。 但我想、300ms 是否太长、以至于输出电压上升、在这种情况下甚至会忽略 PD (LOAD)。

    我尝试使用 TPS25982xx_Design_Calculater_revA、但我发现当 VIN 设置为24V 且 Cout 设置为1760uF 时、无论我如何更改其他特性、它始终表明系统不会有无干扰启动。

    此致!

    Michael

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    您好、Michael、

    我认为我们必须在启动期间对负载功耗进行一些计算、因为将根据该值计算 dVdt 电容。 由于我们不知道将加载什么、因此 dVdT 电容也必须从一个客户要求更改为另一个客户要求。 您用于测试的实际负载是恒定功率负载,因为您知道它的功耗吗?

    60nF 电容仅对容性负载有所帮助。 由于还有其他负载、因此我们必须找出较低的 dVdt 电容值。  

    一种解决方案是并联两个 TPS25982器件、以在启动期间分摊热应力。  

    此致

    Kunal Goel

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    您好、Kunal、

    在稳定条件下、每个负载板(在我们的测试中)的最大电流为0.5A、因此8个负载板的总电流最多约为4A。 但是、与其他用户的电路板可能会有很大不同。

    从技术上讲、使用多个电子保险丝芯片是一种解决方案、但恐怕它会占用过多的 PCB 空间并显著增加 BOM 成本。 (我们的一款产品已经使用了16件 TPS259827)

    我想知道您是否知道:

    (1) TPS25982电子保险丝的输出电容值是否最大?

    (2)是否有任何方法(除了电感器和 NTC)限制浪涌电流并能够成功地使具有巨大输出电容的电子保险丝?

    谢谢!

    Michael

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    您好、Michael、

    只要没有其他负载、输出电容就没有限制。 您可以继续增大 dVdT 电容以成功启动。 但是、当存在电容以外的高负载时、可能会很难启动电子保险丝。

    2.我认为我们可以做的是在电子保险丝上并联一个电阻器、并使用大约12V 的阈值电阻分压器将 VOUT 连接到 EN 引脚。 但通过这种方法、电阻器将提供浪涌保护。 但是、在 VOUT 为12V 后、电子保险丝将打开并提供其他保护。  

    此致

    Kunal Goel

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    您好、Kunal、

    我认为我们可能需要考虑其他一些方法来解决这个问题。 我们的产品可在5V、12V 和24V 的输入电压下工作、但在 VIN 为24V 时会出现启动问题。

    无论如何、感谢您的建议。

    此致!

    Michael