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[参考译文] LM5155-Q1:升压+电压乘法器配置下的最大负载电流

Guru**** 1135610 points
Other Parts Discussed in Thread: LM5155, TIDA-020013
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/861516/lm5155-q1-max-load-current-under-boost-voltage-multiplier-configuration

器件型号:LM5155-Q1
主题中讨论的其他器件:LM5155TIDA-020013

大家好、

我想为 从事 SPD-SmartGlass 驱动器设计的客户推广 TIDA-020013。  TIDA-020013使用 LM5155升压+电压三倍频 器配置来生成200V @ 100mA、如下所示。 我的客户的设计只需要110V 的输出。

我的问题是如何计算最大负载电流100mA、以及为什么 LM5155需要处于 CCM 模式?

此外、数据表中的图43提供了另一种生成110V 电压的可能方法。 那么 、LM5155为什么需要处于 DCM 模式、以及如何计算最大负载电流? 哪种配置更好?

非常感谢您的帮助。

此致、

查尔斯

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    您好、Charles、

    应用中的输入电压范围是多少?

    如果 VOUT 和 VIN 之间的比率较大、则应考虑最大占空比限制。

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    您好、Jasper、

    感谢您的回复。

    12V 汽车电池的输入电压通常为9-16V、输出电压为20-110V、可通过在 MCU 的 FB 节点上添加直流信号来调节、如图43所示。   然后、H 桥将反转20-110V、以创建交流正弦波来驱动 SmartGlass。 根据我的客户、SmartGlass 的最大功耗为20W。

    因此、我正在评估此 TI 设计是否可用于此项目、但我对如何推导100mA 最大负载电流有点困惑。

    谢谢、此致、

    查尔斯

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    您好、Charles、

    该电路是一个带有电荷泵的 DCM 升压转换器。  100mA 电流可通过 功率限制计算得出。  对于控制器、逐周期峰值电流限制阈值基本上是可用的峰值电流。  在 DCM 下、电感器在一个周期内的所有能量都传递到输出端。  因此、输出功率受到以下因素的限制:

    PO < 0.5 x (IPK)^2 x Lm x Fsw

    其中 IPK 是可用的峰值电流、Lm 是电感器值、Fsw 是开关频率。

    则负载电流受 Po/Vo 限制。  实际上、由于效率低于100%、电流应该更小。

    此类 DCM 升压仅适用于高升压比操作。 如果您的输出可能低至20V、高至110V、我认为这不是一个合适的拓扑。  您可以考虑在 CCM 下设计低输入电压电路、然后在高输入电压下将其移至 DCM。  您可以将 CCM 和 DCM 边界设置为约50V、然后根据选择电感器。  

     

    希望这种可怕的情况。

    此致、

    应用工程学 Yohao Xi

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    您好、Youhao、

    感谢您的回复!

    根据我的计算、我认为 LM5155在 CCM 下工作。 由于此电路等效于67V 300mA 输出:

    电感电流纹波= Vin x D /(2 x L x FSW)= 9V x 0.866/(2 x 27u x 2.2M)= 0.0656 A < Iin =~ 2A

    此外、DCM 输出限制 Po = 0.5 x (IPK)^2 x Lm x Fsw = 127W 远大于20W。

    我仍然不完全了解 CCM/DCM 对该配置的影响。 因此、运行模式只会影响最大输出功率?

    谢谢、此致、

    查尔斯

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    您好、Charles、

    假设采用 CCM、计算出127W、但实际负载仅为20W、这意味着您的电路必须在 DCM 下运行、实际占空比远低于0.866、这为所有这些电荷泵充电留出了更多时间。  如果您需要较大的占空比、则会得到较短的时间间隔来为电荷泵充电、并且您可能无法轻松建立所需的输出。

    谢谢、

    Youhao

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    您好、Youhao、

    感谢您的回复! 我认为您的观点是公平的、但我仍然觉得很难从理论上分析这个电路。 那么、您能否与我分享一些理论推导或分析方法呢?

    此外、在 LM5155数据表中、升压+电压三倍频器的电感器应该足够大、以便能够以 CCM 模式运行。 这应该是错误吗?

    谢谢、此致、

    查尔斯

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    为了进行分析、您只需要分析第一级、因为它实际上是升压输出、但包括电荷泵的反馈设置除外。  每个电荷泵仅将总输出电压升高一步。

    数据表意味着、如果您希望在 CCM 下运行、则应选择足够高的电感器。   但是、我建议您限制占空比、以便电荷泵有足够的时间(在主开关关闭期间)将能量传递到输出端。  通常首选在此类电路中选择 DCM 模式。

    谢谢、

    Youhao  

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    您好、Youhao、

    非常感谢您的帮助和支持!

    此致、

    查尔斯

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    查尔斯、欢迎你。

    祝你好运、

    Youhao