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[参考译文] LM5069:电池/电源组合

Guru**** 2502205 points
Other Parts Discussed in Thread: LM5069, TPS2493, TINA-TI, TPS2492, TPS2400

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/729423/lm5069-battery-mains-power-combination

器件型号:LM5069
主题中讨论的其他器件: TPS2493TINA-TITPS2492TPS2400

您好!

我正在考虑使用 LM5069来控制浪涌和最大负载电流。 但是、我需要由电池和/或电源供电。 因此、情况与典型情况略有不同。 我将不会有单个背板电源、而是有2个独立的背板、一个来自电池、另一个来自市电供电的 SMPS。 两个电源的标称电压在接近60V 时非常相似、电池电源通常稍低。  

我打算使用 MCU 来检测是否存在主电源和电池电源、以确定哪个电源将为负载供电。 电源优先的情况下运行。 使用一些简单的逻辑、只要有主电源、我就会通过将电池 LM5069上的 UVLO 接地来禁用电池电源。 但是、我需要考虑在负载由电池供电时突然连接电源的可能性。 在这种情况下、负载可能处于活动状态、并从电池电源中拉出大量电流。 插入市电会触发电池 LM5069上的 UVLO、然后基于市电的 LM5069将通过插入和相关的加电序列运行、最后稳定并为负载供电。  

我的问题是、如果 LM5069开始插入(T1)阶段和浪涌(T2)阶段时负载 Vout 上的电压已经高于2.5V 阈值、启动序列期间将发生什么情况。 由于电池源将被禁用、Vout 可能在此阶段下降、但在短时间内、负载电容将保持负载电压。 LM5069在此条件下能否正常运行、LM5069是否是此类解决方案的理想选择、或者 TI 是否推荐专为实时电源开关而设计的替代器件。 不要忘记、该解决方案的工作电压为60V。

提前感谢您的任何帮助和见解。

Aidan

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    您好 Aidan、

    我将对此进行研究、并很快返回给您。

    此致、
    Rakesh
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    您好 Aidan、

    由于您有两个电源(主电源和电池电源)、并且您打算优先考虑主电源、因此您需要 TPS2474x 等解决方案。 如果您有任何疑问、请参阅数据表并告知我。 阻断 FET 将有助于避免电源故障期间的反向电流流动。

    此致、
    Rakesh
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    谢谢 Rakesh、
    这看起来是一个理想的解决方案。 但是、我使用的是60V 总线。 除非您建议如何在此较高电压下使用 TPS2474x、否则它似乎不合适。 Sens 引脚将远高于绝对最大值 或者?
    Aidan
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    也许这些60V 线路可以按类似的方式拆分、实际上也可以按其他引脚、但这会使设计过程显著复杂化。 您能否澄清一下、您是否确实建议此组件适用于60V 系统?
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    实际上、我甚至认为这不起作用。 我们如何获得高于总线电平的栅极电压。 电荷泵需要由60V 供电?

    请允许我更充分地解释我的情况。 我的原型目前正在使用我自己的分立式组件设计、该设计实现了 LM5069的大多数特性+反向电流保护。 然而、它体积庞大、耗电量小、制造成本相对较高。 理想情况下、我需要一个集成度更高且使用的组件少得多的解决方案。 我知道、如果我认为有必要的话、LM5069可以使用一些额外的组件来支持反向保护。
    因此、我想问您能否回答我对 LM5069在上述条件下如何运行的担忧。 如果它能在没有问题的情况下运行、似乎是我目前使用的更好的替代方案。
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    您好 Aidan、

    TPS2474x 不工作。 我忽略了60V 电压要求、抱歉。  您需要在每个路径(市电和电池)中进行如下配置。 LM5069可提供具有保护功能的特定电源路径、LM5050 (ORing 控制器)可阻止反向电流。 请参阅 http://www.ti.com/lit/ug/tidu415/tidu415.pdf 

    此致、

    Rakesh

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    您好、Rakesh、

    谢谢、这是一个非常整洁的解决方案。 但是、我一直使用 TINA-TI 测试该解决方案、而不是使用 LM5069、而是使用 TPS2493。 它不包括插入延迟、该延迟在 LM5069中锁定到计时器以在浪涌期间进行故障检测。 这意味着我一直在努力寻找一个满足这两个要求的合适电容器尺寸。 计时器引脚的馈电流是固定的、由于浪涌电流过大、我必须等待7秒以上才能打开器件。 无论如何… TPS2492还具有电流监控功能和单独的故障引脚、我已经使用该引脚驱动 LM5050上的 EN 引脚。

    话虽如此、我刚刚遇到了一个小问题、我不确定它是否是 TPS2493的 TINA-TI 瞬态模型中的错误。 或者它是数据表说明的问题。 也许您可以帮我解决这个问题。

    在 TPS2493的数据表中、它指出只要外部 FET 的 Vds 低于1.25V 且持续时间超过9mS、PG (电源正常)输出就会被拉低。 我在 TINA-TI 中看到了这种确切的行为。 但数据表还指出、只要 UVEN 处于低电平、VDS 高于2.7V 或 UVLO 处于活动状态、PG 就会漏极开路。

    现在我知道这听起来就像是我是一个不友好的人,但是这些状态的逻辑组合是怎样的。 在仿真器中、我已在一个 TPS2493上的 UVEN 引脚下拉为低电平、但由于我与另一个 TPS2493器件共享 Vout、第一个器件的 Vds 小于1.25V、因为我的电池和电源输入之间的电压都在几个100mV 以内。 那么、哪一项优先呢? 该模型似乎表明活动状态具有优先级。 但这也许没有意义、因为我确实将 UVEN 设置为低电平、这强烈建议在这种情况下绝不应将 PG 拉低。 我的意思是、当您有效地禁用 IC 时、您为什么会指示 PG?

    请确认具体情况。 我能否完全信任 TINA-TI 中的模型?

    我可能可以使用额外的组件来解决这个问题...我仍在处理这个问题。 不过、我的问题仍然存在、也许数据表并不完全清楚、也许我读错了、也许模型是错误的?

    你能告诉我什么?

    再次提前感谢。

    Aidan

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    您好 Aidan、

    不幸的是、我没有时间详细介绍它。 我将在星期一查看。
    您能不能共享您正在处理的 TINA-TI 仿真文件。

    此致、
    Rakesh
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    e2e.ti.com/.../TPS2493_5F00_LM5050_5F00_etc.TSCHiRakesh、

    很抱歉、似乎我弄错了 IC 的工作原理。 话虽如此、我已附上 TINA-TI 仿真文件、其中包含大量额外的支持电路。 电源的一些基本逻辑电平优先级、MCU 的控制线以及备用控制的仿真、可在两个控制器都未将 PG 置为有效的任何时间段内移除负载。 这是为了使输出电压达到标称值、而不会持续超过导通 FET 上的功率限制器。 实际上、该逻辑应该由 MCU 处理、但在这里、我将一个 PMOS 套接在一起、该 PMOS 受 PG 输出的控制、该输出会切换和切换重负载、只是为了实现相同的效果。

    如果您可以将目光放在这一点上、或许可以指出任何明显的错误、我们不胜感激。

    祝你一切顺利

    Aidan

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    您好 Aidan、

    感谢您提供仿真文件。 我没有注意到原理图中有任何错误。
    选择 TPS2493而不是 LM5069器件有什么原因?

    此致、
    Rakesh
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    您好、Rakesh、

    因此、我确实提到了 LM5069的问题、即稳定计时器和浪涌限制计时器是使用不同馈电流的同一电容器、无法单独控制每个电容器。 或许我很快就放弃了。 如果您有任何建议、我会很感兴趣。

    话虽如此、我对 TPS249x 的使用更深入。 我开始尝试使用 TPS2493、但后来决定重新启动功能会使通过 MCU 进行管理变得更加复杂。 因此、我切换到了 TPS2492的 TINA 模型。

    奇怪 完全相同的电路配置、只需交换 IC 模型即可。 TPS2492模型的 PG 引脚似乎相反。 我目前正在仔细检查这一点、但实际上、当 VCC-VOUT 降至1.25V 以下时、PG 引脚上的漏极会打开。 这与数据表的行为完全相反、与 TPS2943 TINA 宏的行为完全相反。

    您能否进行调查、很抱歉、我意识到我以前曾建议过这样的错误、但这似乎是真实的。

    我已经连接了一个 TINA 模型,以便您查看,只需尝试在2942和2943之间交换上部 TPS294*模型,并观察 PG 引脚中的电流“AM1”。

    谢谢

    Aidan

    e2e.ti.com/.../1727.TPS2493_5F00_LM5050_5F00_etc.TSC

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    您好 Aidan、

    TPS2492和 TPS2493的 PG_B 响应应相同。 TINA-model 中存在错误。 我将与建模团队进行核实、以使其得到更正。

    LM5069器件优于 TPS249x 的一个原因是 LM5069具有230mA 的强下拉电流、并在短路故障期间提供快速响应。

    此致、
    Rakesh
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    您好、Rakesh、

    感谢您确认模型中的错误。 只要我知道数据表是正确的、我就可以继续。 短路下拉电流。 TPS2492还支持125mA 保护下拉电流。 这似乎对我的应用来说是足够的。 因此、我想我将继续使用该器件、除非我模拟并看到到目前为止出现的问题、这种情况似乎不是这样。  

    话虽如此、我已进一步开发了解决方案、因此我发现了该设计的其他一些部分、希望您能为您提供支持。  

    TPS2492没有单独的输出来指示 OV/UV 检测的状态。 实际上、您知道的 UV 引脚共享使能引脚的功能。 这对于我的设计而言、我的问题是、在我决定打开电源之前、我需要检测是否存在正确的电源电压。 因此、我必须设计一个分立式解决方案来检测输入电源电压、当然还必须在该解决方案中包含一定程度的迟滞。 我实际上只需要在该阶段进行 UV 检测、而不需要 OV 保护、因为 TPS2492仍可提供这种保护。 为了避免采用分立式设计、我使用了 TPS2400。 尽管我意识到该 IC 旨在驱动外部 FET 的栅极。 在我的设计中、我只是将其与外部齐纳二极管结合使用、以便为我提供电源板的逻辑输出、我可以使用该输出来指示 MCU 的输入条件。 没有适用于 TPS2400的 TINA 模型、因此我不得不使用用户定义的电压源对其进行大致仿真。 如果实际的 TPS2400在此配置下工作、我对结果感到满意。 您能否确认 TPS2400在此配置下可以正常工作。 请看一下我的 TINA 设计、看看我做了什么。  

    2.我希望将电池和主电源的初始浪涌电流限制在比输出稳定时实施的电流限制低得多的水平。 我对任何类型的浪涌电流都不满意、因为浪涌电流会快速为负载中的大电容充电、可能超过40000uF (另一个原因是我应该只能看到由感应电阻器设置的电流电平、间歇性非常高、 或者简而言之、如果可能、我不希望在这种程度上强调我的下游电源)。 为此、我实现了数据表中描述的替代浪涌控制技术。 这样、当输出电压最初上升时、我将浪涌电流限制为最大值3A 不过、在电池突然切换至电源或反之的情况下、这种电流限制方法会减慢导通 FET 栅极的充电速度、因此我必须管理 MCU 控制下的切换、这会使问题进一步复杂化。 因此、我添加了一些额外的控制电路、使导通 FET 栅极上的电容器悬空、从而有效地仅在任一 ORing 控制器显示有源 PG 条件的情况下限制导通 FET 电流。 它依赖于对任一 ORing 控制器的 PG 输出的监控、如果其中任何一个显示的输出电压处于 PG 阈值内、则栅极电容器会浮动、并将快速为栅极充电、并允许在电源之间平稳切换。 您能否对我使用的技术进行评论并确认、或以其他方式确认这可被视为可接受的解决方案。

    很抱歉、TINA 文件中的配置非常复杂。 许多受控源被用来尽可能最好地模拟 MCU 的操作。 我不希望您在我的设计的这些方面浪费您的时间。 但是、如果您可以解决上述两点、那将非常有帮助。

    是否可以保留 TPS2492的更新 TINA 模型、尽管不重要、您将看到我只是将 PG 引脚的输出反相、但该仿真不是100%精确、因为它不是开漏。 但是、我认为它可能是有效的。

    我再次感谢你的帮助,并期待进一步的评论。

    Aidan

    e2e.ti.com/.../TPS2493_5F00_LM5050_5F00_MCU_5F00_logic.TSC

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    您好,Aidan 和 Rakesh
    我们已将 TPS2493模型添加到我们的队列中、以更正 PGdelay、并与 TPS2492相同。 请告知我们 TPS2492是否也需要任何更改。
    谢谢
    Ranjani
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    尊敬的 Ranjani:
    实际上、我认为需要更正的是 TPS2492。 当我使用 TPS2493模型时、它在激活时看起来拉低、在未激活时让我们打开漏极。 我可以看到延迟看起来是正确的。 但是、当我用 TPS2492替换模型时、PG 引脚上的行为与此相反。 它似乎是有效的-开漏和非有效-被拉至低电平。 我没有检查延迟,但这是一个更根本的问题。
    如果情况不是这样,我会很高兴,但我确实认为情况是这样。
    Aidan
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    你(们)好
    感谢更正、我们将致力于修复 TPS2492模型延迟。 我们希望在3周内完成。
    Ranjani