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[参考译文] LM5145:恒流环路稳定性问题

Guru**** 670150 points
Other Parts Discussed in Thread: LM5145, LM5117, LM5141
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/1130769/lm5145-constant-current-loop-stability-problems

器件型号:LM5145
主题中讨论的其他器件: LM5117LM5141

您好!

我们为铅酸电池(Vout=41、4V (3x12V 块)、Ioutmax=6A)设计了 CV/CC 充电器。 我们使用 LM5145标准电路进行 CV 充电、并添加了用于恒定电流充电的限流电路。  

如果我们使用低内部电阻(<5m Ω)为大铅酸电池充电、则在恒流充电模式下会出现环路稳定性问题。 输出电流振荡。

随附了我们的电路的简化版原理图。  

我们不知道如何使电路稳定。 您能在此处为我们提供建议吗?

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    您好!

    请发送一个完整的快速入门计算 器、以便我们可以首先查看恒定电压(CV)运行的补偿。 不要忘记降低陶瓷输出电容的电压。 您可以使用 PSPICE 对 CC 环路建模、并通过降低该路径中的极点频率(RC 时间常数)来改善响应。

    此致、

    Tim

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    这是快速入门计算器文件。

    e2e.ti.com/.../3531.LM_2800_2_2900_5145_2C00_-LM5146-contorller-design-tool-_2D00_-revA1.xlsm

    我们已经考虑过输出陶瓷电容器的降额为-60%。

    CC 环路已经非常慢。 如果过慢、控制器的过流限值将在启动和热插拔电池时触发。  

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    电池充电器的输出端有一个100µF μ F 的电解电容器。 该电容器相对远离稳压器输出(稳压器输出和该电容器之间有一个理想二极管电路)。 100µF 计算器中未考虑该 μ F 电容器。 是否需要考虑该电容器。 如果是、如何计算陶瓷电极电容器的等效容量和 ESR 并联。

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    您好!  

    美国的团队正在公共假期。 请明天再作答复。  

    此致、  
    Denislav

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    是的、即使电容器是下游的、仍需要在环路中考虑它。 考虑多个并联电容器的有效电容和有效 ESR 的最佳方法是使用仿真。  

    此致、

    Tim

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    感谢您的帮助和快速解答。 当我们加载阻抗极低的电池块时,其毛沟类似于大电容,这也会影响回路稳定性,必须加以考虑。 这种说法是否正确?

    我们很难对电池块建模、也因为我们希望充电的电池尺寸不同。

    您能否为我们提供环路稳定性的功能仿真(开环波特图仿真)支持?

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    正确、您需要电池的小信号模型。 尝试在 PSPICE for TI 中设置一些内容。 很遗憾、我没有任何现成的东西。 但是、如果您有 SIMPLIS、我可能能够让某个东西运行。

    此致、

    Tim

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    如果您能通过运行 SIMPLIS 仿真来支持我们、那将会很棒。

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    没问题、请给我们几天时间来处理一个模型。

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    感谢杰出的支持。 同时、我将了解有关电池建模的更多信息。 
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    好的、谢谢。 需要注意的一个要点是、该电路当前设置为通过在特定的最大电流阈值下降低 Vout 来有效地限制电流(即砖墙式电流限制)。 这称为 CV-CC 操作。

    我认为您需要 CC-CV 进行电池充电、这样可提供高达特定电压(CV)钳位设定点的恒定电流(CC)。 这是一个重要的区别-请告诉我需要哪一个。

    此致、

    Tim

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    好的、我认为你是对的。 我们真正需要的是 CC-CV 调节。 我们 不知道 LM5145的 CC 电路是什么样子以及如何计算它、因此我们采用了 CV 电路并添加了 CC 调节。 是否有用于 CC 调节的应用手册或快速计算器。

    您能否在这两个电路上为我们提供支持? 我不知道我们是否 真的想这样做、从新的 CC-CV 电路开始。

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    我可以努力为 CC-CV 操作提供一些帮助、因为这似乎是主要要求。  

    此致、

    Tim

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    好的、谢谢。 好极了。 
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    请让我一直到星期五来处理这个问题-感谢您的耐心。

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    您是否仍然对 CC-CV 操作感兴趣? 我可以在明天为您提供原理图/SIMPLIS 模型。

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    是的、我们仍然感兴趣。  

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    您是否已经为我们准备了 SIMPLIS 模型?

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    好的、让我尽快把这个交给您。

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    这是电压模式环路。 请看一下组件值。 在给定41.4V、6A、232kHz 规格的情况下、我使用10uH 电感器实现了最佳纹波电流。 该文件绘制了波特图和负载瞬态响应。

    我将很快跟进其中包含的外部电流环路。

    此致、

    Tim


    e2e.ti.com/.../LM5145-48Vin-41.4Vout-6A-232kHz-regulator.sxsch

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    这是 CV-CC 文件、与原始电路类似、但它与 FB 串联100k、放大器周围有100k/100pF (这提高了稳定性)。

    e2e.ti.com/.../LM5145-48Vin-41.4Vout-6A-232kHz-regulator-_2D00_-with-external-CC-loop-_2D00_-E2E2.sxsch

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    请注意、一般来说、电流模式控制器在 CC 运行方面比电压模式设计更容易进行补偿。  

    我建议使用 LM5117、因为它具有一个集成电流监控器(CM)引脚、此引脚是此类电路的理想选择。 它是65V 控制器、因此它应满足您的 Vin 要求。 另请参阅应用手册 SNVA829以了解更多详细信息。

    此致、

    Tim

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    我们已经考虑使用 LM5117、但 TI 告诉我们使用 LM5145、因为 如果我们要将输出电压调节到44V、最小输入电压为46V、则我们处于占空比限制。

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    感谢您的支持、我们将评估电路是否符合我们的注意事项。

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    正如我看到的、您为我们准备了一个有效的 CV-CC 仿真、这非常有用、因为这是我们的电流电路拓扑。

    是否还可以使用 LM5145获得 CC-CV 电路?

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    是的、LM5117具有更高的 TOFF 最小值、因为它使用仿真电流模式控制、在开关周期结束时对电流进行采样并保持。 因此、最大占空比能力不是那么高。 如果最大输入电压小于65V、您还可以考虑 LM5141 65V 峰值电流模式控制器、这种控制器更易于从 CC-CV 角度实施。

    此致、

    Tim

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    使用外部组件的 LM5141是否能够获得高于15V 的输出电压? 内部电流感应放大器具有最大值  输入电压仅为15V。

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    正确、CS 放大器的共模范围仅允许 LM5141的最大输出电压为15V。 我们有一个即将发布的新控制器、可能适合在此处使用-如果需要、请联系您当地的 TI FAE、了解有关该控制器的更多详细信息、因为我无法在此处分享详细信息。

    此致、

    Tim