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[参考译文] TPS61022:全超级电容器范围(0.7-5.25)的相位补偿

Guru**** 2449760 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS61022

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/934652/tps61022-phase-compensation-for-full-super-capacitor-range-0-7-5-25

器件型号:TPS61022

您好!

我将 TPS61022用作升压应用的一部分、输出设置为5V、高于此值。

最近推出了一份德州文档 SLVAER4、其中讨论了如何为<2.5V 的输入添加相位补偿和额外的输出电容。 主数据表的第16页也对此进行了介绍。 不清楚的是、它对低于该电压的输出有多大的影响、以及它是否对高于该电压的电压产生不利影响。 我在相位补偿方面的经验是针对一组特定的条件、而这组条件随后会对另一组条件产生负面影响、因此我不得不提出要求。

对于我的应用尺寸并不重要、如果这有助于在较低的输入电压电平下实现环路稳定性、我可以轻松容纳2.2uH 的电感器和更多的输出电容。

谢谢、

Andrew

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    另外还有两个与同一部件相关的小问题:

    EN 引脚上是否有上拉或下拉电阻器?
    2.我需要通过我认为上部 FET 上的 PMOS 进行自举、但该器件是否使用双 PMOS 完全断开? 如果可以、没问题、因为我可以添加一个正向二极管。

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    尊敬的 Andrew:

    感谢您的联系。

    我编写了应用手册 SLVAER4、因为正如您所说的、为所有输入电压和输出电压/负载电流条件设计补偿并不容易。 TPS61022是一款宽输入电压(0.5V~5.5V)范围的升压转换器、因此许多客户希望该转换器能够在所有输入电压范围内保持稳定。 但是、在低输入电压范围(例如、低于1.5V 或1.0V)下、升压转换器右半平面零点频率会降低、因此相位裕度不够。 需要更大的输出电容来帮助降低穿越频率以增加相位裕度。 应用手册中也对此进行了说明。

    对于您的两个问题:

    EN 引脚上没有上拉或下拉电阻器。  

    2.我不明白您在上部 FET 上使用 PMOS 的意思。 您能否描绘一幅简单的图片来说明如何连接 PMOS?  

    对于0.7V-5.25V 输入电压的应用、目标输出电压和负载电流是多少?

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    您好、Zack、

    我的范围是0.7-5V (两个100F 超级电容器串联)。 我在功耗级有电流限制器、因此输出侧的电压不能降至4.6v 以下(如果61022难以跟上)。 电流会变化、但我怀疑在较低的输入电压电平下会超过4A。 我希望最大功率为10W、因此5V 时为2A。

    额外的输出电容不是问题、例如前面提到的+150uF、因为我有空间、但是如果将特定电压范围与相位补偿相结合、则会对另一个电压范围产生不利影响。

    昨天的测试让我感到惊讶、因为在关闭时、61022确实完全关断了从输入到输出的电流。 通常、在升压转换器中、只有一个 PMOS、且其内部二极管在关断时允许流动、但我想 TPS61022使用两个背靠背 PMOS (图中的 M3)。



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    尊敬的 Andrew:

    TPS61022高侧 P 沟道 MOSFET 体二极管方向可通过检测输入电压和输出电压进行控制。 关断期间、体二极管的方向为从 Vout (阳极)到 SW (阴极)引脚、因此 TPS61022具有真正的关断特性、并且没有从输入端到输出端的电流。  

    很抱歉、我不明白您对最大输出功率的含义。 它是最大输出功率10W 吗? 4A 是什么意思?

    TPS61022是一款升压转换器、可将输入电流限制在特定电平。 在数据表 EC 表中、您可以看到规格 ILIM_SW 为6.5A (最小值)。 如果输出功率为5V*2A=10W,则最小输入电压范围可能约为1.8V。 如果输入超级电容器继续放电、它将触发电流限制和输出电压下降。

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    尊敬的 Jack:

    如果 PMOS 反向、我希望负载在 VOUT > VIN 时放电、但在这种情况下、我今天上午的测试显示 VIN 为0v。 因此、上栅极有两个 PMOS、或者德州仪器(TI)以某种方式制造了一个没有二极管特性的 MOS (我认为这是一个基础、从工程角度看是不可能的!)。

    电流限制没有问题、1.8V 时的5V/2A 足够大。

    那么、回到原来的问题、对于电压范围、我应该跳过相位补偿并仅包含一个更大的输出电容器吗? 如果有助于在较低的输入电压电平下实现稳定性、我还可以使用2.2uH 的电感器。

    此致、

    Andrew

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    尊敬的 Andrew:

    需要进一步解释。 该器件的高侧 P 沟道 MOSFET 体二极管方向通过检测 Vin 和 Vout 电压来改变。 如果 Vin 电压高于 Vout、体二极管的方向为从 Vout (阳极)到 SW (阴极)。 如果 Vin 电压低于 Vout、体二极管的方向为 SW (阳极)至 Vout (阴极)。 因此、当输出电压大于输入电压时、没有反向电流。

    对于1.8V 输入电压~5V 输入电压、5V/2A 输出的应用、我建议使用1uH 电感器。 原因是、当 Vin 较小时、右半平面零点会减小、这将影响相位裕度。 1uH 电感器更好。 30uF 的有效输出电容就足够了、无需前馈电容器。

    为了确保器件在1.8V 时关断、可以添加 UVLO 电路: https://www.ti.com/lit/an/slvaen1/slvaen1.pdf?ts=1598582575316&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.ti.com%252Fproduct%252FTPS61022

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    尊敬的 Jack:

    我仍然想使用低至0.7V 的电压、但可以相应地调整我的电流预期(它馈入三个可调限流电路)。

    P-FET 二极管的有趣之处是、但我无法理解这是如何实现的、这不是我以前见过的!

    此致、

    Andrew

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    尊敬的 Andrew:

    如果您希望在0.7V 以下使用它、则需要在输出和前馈电容器上使用另一个大容量电容、以确保回路在低输入电压范围内保持稳定。 请参阅应用手册 :https://www.ti.com/lit/an/slvaer4/slvaer4.pdf?ts=1598852646555&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.ti.com%252Fproduct%252FTPS61022%253FkeyMatch%253DTPS61022%2526tisearch%253DSearch-EN-everything%2526usecase%253DGPN

    P-FET 有助于实现该器件的真正关断特性。

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    尊敬的 Jack:

    这又回到了原来的问题、因为我确实需要完整的0.7-5.25范围、所以前馈电容器是否可以在整个范围内工作? 我对大容量电容很满意、因为我有空间、但我确实想确认前馈电容器是否会在更高的电压输入范围内使其变得不稳定。 如果是这样、我就会遇到设计问题。

    至于 P-FET、反向二极管是 FET 设计的一部分、我没有看到任何迹象表明可以在没有 FET 的情况下设计 FET。 当 FET 关断时、反向双向流动的唯一方法是使用两个串联的 FET。 这样做的缺点是 RDS 加倍。

    此致、

    Andrew

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    尊敬的 Andrew:

    对于0.7V-5.25V 输入电压、5V 输出电压的应用、合适的前馈电容器不会在更高的电压输入范围内导致不稳定的问题。

    我在这里分享了一个原理图。 请将 R1更改为732k、将 C3更改为120pF、以将 Vout 设置为5.0V。 请注意、CO2最好使用低 ESR 100uF 电容器、这样 ESR 零点不会导致过多的增益增加。

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    谢谢 Zack、这是足够的信息来表示感谢。

    我遇到的另一个问题是22uF 电容器。 数据表中建议的10V/0603很难找到为非标准。 22uF 时的0603电压通常为6.3V、但由于 X5R 的电容会随着电压电平上升到最大值而降低、我想知道我是否应该使用0805来安全地运行它。

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    尊敬的 Andrew:

    可以使用0805 22uF 陶瓷电容器。 请记住遵循 TI 建议的布局。 谢谢。

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    谢谢您、Jack、我将介绍这一内容。

    仍然有兴趣了解如何在没有反向流二极管的情况下完成单个 PMOS!

    此致、

    Andrew

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    尊敬的 Andrew:

    这不是传统的分立式 PMOS。 TI 具有特殊的技术来控制 PMOS 体二极管方向。 这就是我所知道的。 谢谢。