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[参考译文] LM5170-Q1:奇怪的行为

Guru**** 2350860 points
Other Parts Discussed in Thread: LM5170-Q1, LM5170
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/627517/lm5170-q1-strange-behaviour

器件型号:LM5170-Q1
主题中讨论的其他器件: LM5170

您好!

我们在升压型 MPPT 设计中使用 LM5170-Q1、但我们观察到一些奇怪的行为。 注意:到目前为止、我们的设置由两个实验室电源组成、一个位于输入(低压端子)、一个位于输出(高压端子)。 后一个也能够灌入一些电流。

首先、设定电流看起来不是线性的。 我们使用 ISETA 输入和二阶低通滤波器来转换来自微控制器的 PWM 信号。 该信号占空比的线性变化不会导致从输入到输出的电流发生线性变化。

其次、当 ISETA 设置为0、但电流流经感测电阻时、我们会看到 IOUT1信号的一些奇怪行为。 它间歇性返回到其偏移值(基于25uA 电流源)。 这会导致微控制器的 ADC 处产生非恒定电压、因此会禁止良好的电压控制。

第三、当尝试运行 MPPT 算法时、实验 PSU 到达 CV 模式和 CC 模式之间的交叉点。 这会导致环路过冲导致电压下降。 遗憾的是、当输入电压低于大约4V 时、LM5170-Q1似乎会进入不同的工作模式。 在这种模式变化时、感测到的电流高于正常运行条件下的电流、这使得 MPPT 环路认为在大约4V 的输入电压下存在大量功率。

最后、我们看到同步开关在低负载时会发热很多。 似乎在输出和输入之间传输大量能量、而仅将少量净能量转移到负载。

请帮助我们解决这些问题、我随附了相关的原理图。 此致、

吕克

e2e.ti.com/.../OpenMPPT.pdf

  • 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。
    我们正在进行这方面的工作。 很快会向您提供反馈!
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    尊敬的 Luc:

    您能否提供此应用的设计参数? (VIN 范围、VOUT 范围、最大输出电流)

    首先、设定电流看起来不是线性的。 我们使用 ISETA 输入和二阶低通滤波器来转换来自微控制器的 PWM 信号。 该信号占空比的线性变化不会导致从输入到输出的电流发生线性变化。

    您是测量输入电流还是输出电流? 请注意、在升压模式下、ISETA 电压与输入电流相关、而不是与输出电流相关。 这是由于感应电阻器位于输入侧而不是输出侧。 请查看 ISETA 电压到输入电流。 这是应该线性跟踪的值。 请提供您可能拥有的任何数据。 此外、当您测试时、这是设置的输出电压、而是设置的是高压端口侧的电源? 此外、当您进行这些测量时、输入电压是多少?

    其次、当 ISETA 设置为0、但电流流经感测电阻时、我们会看到 IOUT1信号的一些奇怪行为。 它间歇性返回到其偏移值(基于25uA 电流源)。 这会导致微控制器的 ADC 处产生非恒定电压、因此会禁止良好的电压控制。

    当您看到此干扰时、有多少电流流经电流感应电阻器? 使能引脚(EN1、EN2)是否被拉高? 请注意此运行条件的任何波形。 另请查看 UVLO 和 VCC 电压、并确保它们处于指定范围内。

    第三、当尝试运行 MPPT 算法时、实验 PSU 到达 CV 模式和 CC 模式之间的交叉点。 这会导致环路过冲导致电压下降。 遗憾  的是、当输入电压低于大约4V 时、LM5170-Q1似乎会进入不同的工作模式。 在这种模式变化时、感测到的电流高于正常运行条件下的电流、这使得 MPPT 环路认为在大约4V 的输入电压下存在大量功率。

    请注意、在升压模式下、为了获得最佳性能、建议将低压端口保持在3V 以上。 由于电源达到电流限制、因此在瞬态条件下、电压可能低于3V。 请增加电源的电流限制、以防止这种情况发生。 另请说明发生这种情况时的工作条件、例如输出电压、ISETA 值和负载电流大小。

    谢谢、

    Garrett

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    您好、Garrett、

    感谢你的帮助。 不幸的是、我本周不在镇上、因此我无法向您发送任何波形捕获数据。 如果您提供了我们需要分析问题的信号列表、我很乐意在能够再次处理转换器时发送结果。

    该板设计用于在输入端与太阳能电池板配合使用、在输出端与电池配合使用。 输出电压范围为36V 至50.4V (12节锂离子电池)、而标称输入电压约为30V。 但是、由于太阳能电池板的 IV 曲线、MPP 跟踪期间的电压会大大降低。 我们指定的最大输入电流为8A (短路面板)。  

    我们只对输入电流感兴趣、幸运的是、这是 LM5170-Q1应该为我们提供的电流。 我们确实注意到、在 PWM 频率为20kHz 时、ISETA 电压上出现了一些纹波、至少超过了基于二阶滤波器值的预期值。 您知道 ISETA 引脚的电流消耗是多少吗? 我们现在已将频率设置为40kHz、从而产生的纹波要小得多、但非线性问题仍然存在。 在我能够再次使用转换器后、我将向您发送一个电压设置和产生的电流表。 输出电压由输出电源设置。 在我们的测试中、我们使用了16V 输出电压和11V 输入电压。

    我们使用了另一个实验室电源、通过电阻器运行200mA 的电流。 EN1连接到 UVLO、两者都连接到微控制器。 在测试中、微控制器被配置为上拉。 EN2接地、因为我们不使用第二相。 VCC 电压稳定在10V (原理图中的12V 网络实际上为10V)。

    更改 PSU 上的电流设置不会更改此值、因为转换器用作 MPPT。 这将导致算法始终将转换器引导至 CC/CV 的交叉点。 问题是 MPPT 环路过冲交叉点、导致电压大幅下降。 通常、算法会看到输入功率已降低、并尝试降低输入电流、从而使转换器在 CC/CV 交叉点重新开启。 但是、LM5170-Q1 IOUT1监视器检测到的电流似乎远高于此最小输入电压下的实际电流。 当该算法现在略微降低输入电流时、输出电压会按应有的方式增加、但受监控的电流会显著降低。 这会诱使算法认为最大功率点为4V。

    我们希望使转换器工作在3V 以下的另一个原因是对太阳能电池板短路(太阳能电池板不介意短路)。 通过测量短路电流、我们可以找到对太阳能电池板最大功率点的非常好的初步估算。 我们是否可以使用 LM5170-Q1在不达到最小3V 限制的情况下实现真正的短路?

    我们观察到可能连接到同步加热器的情况、即在启动过程中、输出电压在输入电压上施加一小段时间(输入电源根本不喜欢这种情况)。 这似乎是因为同步集打开的时间过长、导致能量从输出传输到输入。 您是否有什么想法会导致这种情况?

    此致、

    吕克

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    尊敬的 Luc:

    LM5170 ISETA 引脚上的电流消耗应极低、因为它是一个高阻抗引脚。 您能否向我展示用于设置电流的电路? 您可能需要降低滤波器的转角频率。

    如果输入电压大于输出电压、同步 FET 将传导电流。 这是由于 MOSFET 的体二极管造成的。 这很可能是导致 FET 发热的原因。

    是否幸运地获得波形? 此设计是否还有其他进展?

    谢谢、

    Garrett
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    您好、Garrett、

    我们发现了同步加热问题。 不知怎么说、LM5170的内部下拉不起作用、导致同步频带的关断速度非常慢。 这导致即使在极低的负载下、同步整流器也会导通相当长的一段时间、从而导致大量电流流回输入端(而同步整流器也在线性区域附近运行)。

    替换 LM5170可以解决该问题、而且似乎也改善了 ISETA 引脚的信号、因此我很高兴地说、消耗的电流与 ISETA 在正常电流电平下的电压呈线性关系。 在低输入电流(<400mA)时、电流监控器增益仍然存在一些问题。 使用我们的5m Ω 感应电阻器、这会产生非常小的感应电压、正如数据表所建议的、在这些低感应电压下、增益不是很线性。 我们将尝试通过简单地使用较大值的感应电阻器来提高低电流性能。 我认为稳压输入电流完全跟踪 ISETA 是非常奇怪的、但 IOUT 监控器电压不是如此。

    转换器在输入电压为4V 时仍然存在一些问题、但我们正在尝试通过实施外部电压环路稳压器来避免这种情况、我将在修复或放弃修复后立即提供更新。

    此致、

    吕克