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[参考译文] TPS61098:电机负载的环路补偿

Guru**** 2392905 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS61098, TPS61089

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/710368/tps61098-loop-compensation-for-motor-load

器件型号:TPS61098
主题中讨论的其他器件: TPS61089

您好!

我使用 TPS61098将 LiFePo4电池(3.2V 至2.9V)的电压升压至6伏、以驱动该电机: Thomas G6/02-8

电机消耗0.5A - 1A 的电流

我的原理图如下所示、我使用的电感器是 Coilcraft XAL4030-472MEB

我使用 WebBench 工具来设计电路、补偿网络的值为 R5=9.53k、C14=4.7n 和 C13=220p。 使用这些值时、电路未在 Vin=3.2V 时启动。 我实验并发现、将 C14更改为1U 使电路启动并在3.2V 至3.0V 的电压下为负载供电、但在输入电压低至2.8V 时无法为负载供电。  然后将 R5更改为1k、使其在低至2.8V 的电压下工作。 虽然这很好、但我觉得我在黑暗中偷了。

我已根据数据表中提供的公式进行了计算:

输入电压
Vin = 2.8

#Output voltage
Vout = 6

#Output capitance
Co = 47E-6

L = 4.7e-6

#Output load 电阻
Ro = 6/1

#Internal sense 电阻
器 Rsense = 0.08

#Amplifiers transconductance
Gea = 190E-6

Efficiency = 0.95

D = 1 -(Vin*Efficiency)/Vout
print ("占空比"+

零面频率(D)#右 半平面频率)
Frhpz =(Ro *(1 - D)**2)/(2 * PI * L)
Fsw = 1e6
#Loop 穿越频率
#choose to be smit of 1/10 of Fsw of 1/5 of Frhpsz
fc=min (Fsw/10,Frhpz/5)

print ("frhps="+ str(frhpsz))
print ("FC ="+ str(fc))
r5=(2*PI*Vout*Rsense C5*fc Co)/((1-D) str*1.224*Gea)
print ("R5 ="+ str (R5))C5=Ro C6/(2*R5*R5)=)+C5*r=(=))-c6*r=(=)-)-(=r=)-))+c6


=r=c6 (=)-(=)-)-(=r=)-)-)+?c5*r=r=)-(=





输出---
占空比0.5566666667
Frhpsz = 39.93E3
FC = 7.987E3
R5 = 10.98E3
C5 = 12.84E-9
C6 = 12.84E-12 

我已经尝试使用这些值了、很不幸-直流/直流转换器似乎启动了、然后快速进入模式、在该模式下、它将 PWM 的短暂脉冲应用到电感器中。 这样、输出电压不会保持在设定的6V、而是更低-大约为5V。

有人能不能评论一下、我在大幅增加 C14和减少 R5时做了什么。 计算中的问题也在哪里? 这是否与电机是复杂负载相关、而 Ro 是6V/1A 是过于简单? 如何正确计算环路补偿组件值? 我对我通过实验选择的值是否安全?

我的布局分为两层:

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    您好、Albertas、

    器件型号应为 TPS61089? 对吧?
    从您展示的原理图中、VCC 是否已连接到 LED? 还是该 VCC 是外部电源轨?
    您能否向我展示启动波形、包括电感器电流和 SW、输出电压。
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    是的、这是关于 TPS61089的。

    VCC 是源自6V 的电源轨。 有一个为 MCU 和传感器供电的5V LDO。

    此处为"正常"启动期间的输出电压(黄色轨迹线):

    以下是在"正常"启动期间流入 Vin 的电流(黄色轨迹线):

    以下是具有良好启动状态的 switch_node 上的电压:

    以下是"错误"启动期间的 Vout:

    以下是"不良"启动期间的电流:

    以下是开关节点上出现"错误"启动的电压:

    请告诉我、如果您希望我测量电感器上的电流、 在这里添加一个分流器很有意义、我将介绍我可以做的事情。

    感谢你的帮助!

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    请注意、我正在打开 DCDC 转换器(蓝色线迹表示使能引脚、请忽略其上的噪声、这是范围界定问题)、然后我将在100ms 后打开电机。
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    您好、Albertas、

    我问您 VCC 电压轨来自哪里的原因是 TPS61089 VCC 引脚无法为外部负载提供过多电流。 如果该 VCC 来自另一个电源轨、则没关系。
    电机负载是一个无功负载、它不同于 WenBench 仿真中的电阻器。 因此、可能需要仔细设计绳索补偿。 在您显示的波形中、当设备启用时、输出电压正常为6V。 然而、在电机负载下、SW 引脚在很多开关周期内不会旋转、然后将再次开关。 这就是输出电压下降的原因。
    他将帮助我分析您是否可以提供 SW 引脚波形、电感器电流和负载电流。 请放大波形、因为我可以清楚地看到它们。
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    您好、Zack、

    今天、我不在实验室中、因此无法提供请求的波形。 我将在星期一这样做。 您能不能建议如何测量电感器电流波形? 我是否应该在电感器和开关节点之间添加一个分流电阻器?

    是的、我注意到在施加负载之前稳压器没有调节问题、并且在负载时进入断续模式。 请注意、这仅在 Vin 为低电平时发生。 电机正在进行 PWM 处理、这也可能起作用。

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    您好、Albertas、

    如果您有电流探头、这将会很好。 将一根导线与电感器串联、并使用电流探针监测电感器电流。 如果您没有分流电阻器、请使用分流电阻器和差分探头来监测分流电阻器两端的电压。
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    您好、Zack、

    我今天已进一步追查了这个问题。 结果是由于负载开启时 Vin 降至2.4V、而芯片的 UVLO 开始踢进。 现在、我缓慢地斜升负载、系统工作正常。

    无论如何、有关电感负载的补偿组件的建议仍然值得高度赞赏。