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[参考译文] 重新设计电源模块 PCB、需要添加 MPPT 和锂离子电池充电器

Guru**** 607815 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS63802, LM5146, LM5146-Q1, BQ25798, BQ25303J, BQ24650
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/1190668/redesign-of-power-module-pcb-need-to-add-mppt-and-li-ion-battery-charger

主题中讨论的其他器件:TPS63802LM5146LM5146-Q1BQ25798BQ25303JBQ24650

你好。

我已经开发了下面 PCB 的设计和布局、它是一个电源模块 PCB、有4层、我们还没有生成它的原型。 外部电源插入右侧的连接器、标识为 V-EXT、输入电源电压为10V 至60V、因此与12/24/48V 系统兼容、最大值为60V、因为输入 TVS 二极管的击穿电压(最小值)为60V、额定峰值脉冲功率为5000W、 但被识别为 M1的电源模块实际上可以提供高达72V 的电压、因此对于输入瞬态、至少有12V 的关断电压。 电源模块 M1的输出为5V x 3A、BAT 连接器用于连接一个不可充电的 LiSOCL2型3.6V、15Ah 高功率型电池、该电池可提供高达3A 的峰值电流。 电源模块 M1是隔离式的(输入到输出)、其制造商对我说、在它的引脚 GND 和0V 之间有一个1nF 的内部高电压电容器。 OUT 是输出连接器、两根导线从其连接到具有基于降压/升压转换器 TPS63802的输入电源的应用板。  



原理图。

我们需要重新设计此板并进行2项修改:

1.在 PCB 的输出端左侧添加一个锂离子聚合物/电池(3.7V/4.2V)充电器 IC (电路)、其中(a)充电电流值可通过电阻器的值进行设置、(B)在开关模式而非线性模式下运行、 以获得良好的效率、并且(C)可以提供大约1A 的充电电流。 请注意、此处充电器电路的输入电压为5V、这是电源模块 M1的输出。  问题:可以使用 TI 的哪些 IC 来实现这一目的?

在 PCB 的外部输入电源(右侧的连接器)上、我们还希望能够连接太阳能电池板并从太阳能电池板中提取最大能量。 到目前为止、我还没有太阳能电池板方面的经验、但我知道实现这一目标的技术是 MPPT。  Google 提供:"MPPT 或最大功率点跟踪器是一种电子直流/直流转换器、可优化太阳能阵列(PV 电池板)与电池组或公用电网之间的匹配。  另外、关于 MPPT、我从未尝试深入研究过它、以了解它的工作原理。  目前、我们的公司正在使用下图所示的太阳能板、我们仅使用此单个型号/尺寸、但我们将开始使用更大的太阳能板、这些太阳能板的供电能力是此板的两倍。  问题:可以使用 TI 的哪些 IC 来实现这一目的?


有什么建议或想法?

提前感谢、

Jeferson Pehls。

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    你(们)好  

    很抱歉,我有一个新的想法,会改变整体方案。 我将使用组件而非电源模块替换前一个帖子第一幅图片中的电源模块 M1、替换为高压降压转换器。 输入电源范围将保持不变、10V 至60V、输出为5V x 5A、使用的降压 IC 在1ms 内可承受85V 电压、占空比不超过50%。

    关于锂离子聚合物/电池充电电流、将进行修改、现在 我们需要一个与上一篇文章中所述几乎相同的 IC /电路、但其充电电流容量为2.5A 或更高。

    为了进一步说明、在外部电源输入端、我们希望能够连接具有极低输出阻抗(具有高电流容量)的电源或太阳能电池板。

    此致。

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    尊敬的 Jeferson:

    5V/5A HV 降压稳压器是否需要输入/输出隔离、或者是否需要非隔离?  也就是说、降压意味着非隔离式。  反激式可通过变压器和光耦合器提供隔离。

    Eric

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    你(们)好 Eric。

    我知道隔离方案在安全性方面更好、但我相信对于该应用、它可以不隔离。 该项目首先用于汽车,用于工业叉车。

    请查看以下图片、观察紫色、蓝色和红色矩形。 第二张图片是应用载板、其中紫色矩形的连接器仅用于连接外部按钮、因此无需担心。 第一张图片的红色矩形连接器连接到第二张图片的红色矩形连接器。 在第二张图片中、蓝色矩形的连接器连接到外部继电器、第三张图片上的原理图。 在第二张图片中、底部的第4个连接器只是一个跳线/开关、用于连接/断开 TPS63802输入的输入电源。

    实际上、我不确定应用是否要求主电源为隔离式电源、我想使用非隔离式方案。

    此致。

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    我之前说过的5V/5A 降压转换器是非隔离式的。

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    尊敬的 Jeferson:

    我认为、在您发表文章和看到结果之间存在一些延迟。  我现在在您的第二个帖子中看到非孤立的评论。

    如果您需要具有5V/5A 输出的非隔离式 HV 降压设计(85V 最大输入)、则应考虑汽车用 LM5146或 LM5146-Q1。  LM5146控制器专门支持高达100V 的输入电压、并具有汽车(-Q1)选项。  我使用 TI 的 Webench 和您的规格来生成以下 PDF 报告:原理图、BOM、预测的测试结果等

    e2e.ti.com/.../1663.WBDesign63.pdf

    如果降压电源可以接受、我会将此查询转发给电池管理系统/电池充电产品(BMS-BCP)团队、以获得有关您的其他问题的支持。  请告诉我降压设计是否正常。

    此致、

    Eric

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    你(们)好 Eric。

    是的、基于 LM5146的降压设计正常。

    但我有疑问、能否将太阳能电池板直接连接到降压转换器的输入端? 我想、如果我将太阳能电池板连接到电源输入、我需要在电源输入(右侧的连接器、V-EXT)和降压转换器的输入之间添加一个 MPPT 电路、 以便能够从太阳能电池板中提取最大能量。

    此致。

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    尊敬的 Jeferson:

    我属于直流/直流电源组、因此我目前还不熟悉 MPPT。  我搜索了之前的 E2E 帖子、并定期看到"MPPT"术语。  我们的电池管理团队似乎一直在使用这项技术。  例如、请查看 BQ25505主页 及其支持性应用手册和 TIDA 参考设计。

    现在、我将把这个主题转发给 BMS-BCP 小组。  我相信他们可以为您提供其他建议。  很抱歉理解不正确。

    Eric

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    没问题、Eric。 非常感谢。

    此致。

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    尊敬的 Jeferson:

    我建议查看具有 MPPT 的 BQ25798。

    此致、

    Jeff

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    您好、Jeff、谢谢。

    我们将有2个板模型。

    在其中一个中、我打算使用 IC  BQ25303J、在数据表中、建议使用 Semitec 的热敏电阻103AT-2、该热敏电阻具有相同的特性(10K 欧姆1%、B = 3435 +-1%)、它是否可以与 B = 3380 +/- 1%的热敏电阻配合使用? 我是否需要为该问题打开新主题?

    此致。

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    尊敬的 Jeferson:

    如果您不使用 Semitec 103AT-2、您可能需要使用第18页的数据表方程略微更改 TS 引脚电阻分压器值。

    此致、

    Jeff

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    您好 Jeff。

    我认为对于 MPPT 来说、BQ24650很有趣、对于这个项目、充电控制器必须是独立类型、而不是由 I2C 等串行接口控制的类型。

    我有一些问题。

    (问题1)德州仪器(TI)的其他 IC 是否具有与 BQ24650相同的功能、但能够承受更高的输入电压? 对于这些其他可能的 IC、如果它们更昂贵、引脚更多等、则没有问题

    据我所知、太阳能电池板有36、60和72节电池、每个电池提供0.3V 至0.5V 的电压。 目前、我正在考虑在最坏的情况下、我们将使用一个太阳能电池板、其中包含60节电池(大多数情况下为36节电池)、60节电池* 0.5V = 30V。 BQ24650数据表显示"建议运行条件= 28V 最大值"、但显示"绝对最大额定值= 33V"。   

    (问题2)那么、问题 BQ24650是否也适用于60芯太阳能电池板? 还是仅适用于36节太阳能电池板?

    如果我要使用 BQ24650、为了保护其输入、我计划使用称为"浪涌止动器"的 IC、例如 LT4363、由于组件的容差、将 BQ24650的输入电压(任何瞬时电压)限制在31.5~32V 以下。 LT4363可承受高达100V 的电压、因此在其输入端、我将使用 TVS 二极管(采用 SMC 封装)、在浪涌/瞬态期间在其上看到的电压可能无法达到100V 峰值。

    OBS:我已找到 BQ24650 IC (BQ24650RVAT)的优质库存。

    此致、

    Jeferson Pehls。

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    尊敬的 Jeferson:

    关于1号,不

    关于2、高于28V 的工作输入电压最大值、充电将停止工作。  高于绝对最大值33V 时、IC 可能会损坏。 因此、如果0.5V 是面板的 MPP、BQ24650将无法与60个高达0.5V 的面板配合使用。  如果面板的 Voc = 0.5V,则80%*0.5V=0.4V,这将是24V MPP,这将起作用。

    此致、

    Jeff

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    感谢 Jeff。

    今天、我设计了一款基于 BQ25303J 的充电器、我对 PDF 第17页的数据表有疑问。

    此致。

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    尊敬的 Jeferson:

    正确。  这是一个数据表排印错误、应为 RT2。

    此致、

    Jeff