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[参考译文] TPSI3052-Q1 TIDA-050063:是否可以使用此电路向电阻器提供恒定电流?

Guru**** 1709640 points
Other Parts Discussed in Thread: TIDA-050063, TPSI3052-Q1
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/1281029/tpsi3052-q1-tida-050063-can-using-this-circuit-to-give-a-constant-current-to-a-resistor

器件型号:TIDA-050063
主题中讨论的其他器件: TPSI3052-Q1

大家好、

是否适合 在 V_Cap 和-HV 之间放置一个加热电阻器来对电池进行预热?

开关频率是否过低而无法保持恒定电流?

电池电压约为120V、加热器输出电流约为7A

如果它正常工作、如何选择电感器?

谢谢!

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    您好、Jianmin:

    感谢您加入 E2E 并与我们的团队建立联系!

    [quote userid="580260" url="~/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1281029/tpsi3052-q1-tida-050063-can-using-this-circuit-to-give-a-constant-current-to-a-resistor 是否适合 在 V_Cap 和-HV 之间放置一个加热电阻器来进行电池预热?

    我不熟悉电池预热、 这里有什么要求?

    您是否想问您是否可以在直流链路电容器上并联一个加热电阻器? 乍一看、这 似乎会增加预充电时间、因为我们通过电感器发送固定量的平均电流、其中一部分会在电阻器中燃烧。  

    此致、
    T·陈


    固态继电器|应用工程师

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    您好,Tilden,

    感谢您的回复。

    部分将在电阻器中燃烧

    这是什么意思?   这是否意味着 " 来自 平均电流的部分能量将转换为 加热电阻器中的热量"?

    您是否要问您是否可以添加一个与直流链路电容器并联的加热电阻器?

    是的、我需要将 一个 加热电阻器 与直流链路电容器并联。
    我的理想选择是使用该电路输出恒定 电流、以便在加热电阻器上保持恒定功率、而不是使用它进行预充电。

    高压和 -HV 的输入将连接到电池组的输出(Vmax 约为120V)

     

    此外、我发现 TIDA-050063不出售、您是否提供 用于测试的组装电路板?

    再次感谢您的答复。

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    您好、Jianmin:

    感谢您的回复、需要更多时间来查看此内容。  那么我可以运行一些计算/仿真-您的直流链路电容器的大小是多少?

    此致、
    T·陈


    固态继电器|应用工程师

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    您好,Tilden,

    我们计划将180uF 或560uF 与加热电阻并联放置。

    我曾将 PspiceTI 运行仿真 用于 TIDA-050063等电路、但使用 180uF//10欧姆的 加热电阻。

    通过电阻器的电流约为3A、



    如果我想创建400W 的加热功率且输出电流低于7A
    如何选择电阻器 和电感器?

    谢谢你。

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    您好、Jianmin:

    感谢您的更新。 Ω 需要6.32A 通过10k Ω 电阻器产生400W 的热量。 要以100ms 的时间将560uF 电容器充电至120V (主要询问您之前的充电时间要求)、我们需要0.672A 的平均电流。 因此、如果我们在此处将峰值电流设置为7A、我们可以使用100uH 的电感器(Isat = 8A)。  

    此处提供了适用于 PSpice 的 TIDA-050063项目。 (可以在主题中找到更多信息)。 您可以调整组件值、并检查它是否符合您的要求、以防任何情况发生变化。 请告诉我您正在考虑哪些价值、我可以再来看看。

    此致、
    T·陈


    固态继电器|应用工程师

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    您好,Tilden,

    感谢您的回复。 我们正计划制作 PCBA 来测试它。

      Ω 除将电容器从560uF 更改为180uF 外、所有值保持不变、流经10k Ω 电阻器的电流是否会发生变化?

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    您好、Jianmin:

    感谢您的答复。 通常、预充电时间要求和直流链路电容将决定平均充电电流。 这里的预充电时间要求是多少?

    此致、
    T·陈


    固态继电器|应用工程师

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    您好,Tilden,

    我们  还没有得到一个实际的预充电时间要求,但我认为<1000毫秒可以满足我们的客户的要求。

    谢谢你。

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    您好、Jianmin:

    我还看到了在 PSpice 中仿真此电路时出现的问题、仍在尝试了解所发生的情况。 但  Ω 我们并联添加加热电阻器(10 μ F)、并且预充电卡滞、看起来直流链路电容器(56uH)没有充电至 V_battery 电压(120V)。 由于直流链路电容器电压无法进一步充电、但尚未达到 V_BATTERY 电压(120V)、因此它会卡在最后。 我需要更多的时间来考虑这一点, 将尝试在星期五(11月17日)之前作出回应。





    此致、
    T·陈


    固态继电器|应用工程师

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    您好、Jianmin:

    感谢您的耐心、现在我了解了一些问题。 问题在于、 通过电感器发送的平均电流小于通过10欧姆加热电阻器消耗的电流。 之前、我们要通过电感器(蓝色)发送平均4A 的电流。 一旦 V_cap = 40V (粉色)、通过10欧姆加热电阻器的电流(红色)将等于传入的电流(蓝色)、因此电容器 无法进一步充电并卡在40V 左右。

    我们可以通过 确保 I_AVG ≥I_CHARGE + I_HEAT 来解决这个问题。  

    例如、要确定 I_charge

    假设我们要在100ms 内将180uF 的电容充电至120V。

    • C = 180uF、V = 120V
    • Q = CV
    • Q = 0.0216 C
    • I_CHARGE = Q/t
    • I_CHARGE = 0.216A

    来确定热量

    • 我们希望加热电阻器中具有400W 的功率耗散、
    • I_HEAT = 400W/120V
    • I_HEAT = 3.33A
    • R_heater = 120V/3.33A
    • 设置 R_heath = 36欧姆

    确定 I_AVG

    • I_AVG ≥I_CHARGE + I_HEAT
    • I_AVG ≥3.55A
    • 设置 I_AVG = 3.75A (I_AVG_max = 7A、I_AVG_min = 0.5A)
      • Rbot (R6)= 2.32k
      • Rtop (R5)= 200k
      • Rhys (R7)= 15.4k

    我不确定这里的充电时间为什么为16ms、需要进一步深入研究。 我也不了解您设计中的所有限制因素(例如、加热电阻器需要更小、电感器需要更小等)、因此我已经连接了 PSpice 项目供您进行实验。  
    e2e.ti.com/.../TIDA_2D00_050063_5F00_Jianmin.zip

    此致、
    T·陈


    固态继电器|应用工程师

  • 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。

    您好,Tilden,

    感谢您提供 全面的答案。

    如果 预充电时间更长、例如3或5秒、则 I_charge 将很小。

    这意味着 I_HEAT 在 "I_AVG≥I_CHARGE + I_HEAT"中占主导地位、而直流链路电容不会显著影响 I_AVG、对吗?"

    我们的目标是 将 R_heath 设置为10欧姆到20欧姆、

    我们的目标是​​在 直流链路电容器电压不达到 V_battery 电压的情况下将 I_AVG 保持在5±1A (这意味着 NMOS 保持开关)

    在这种情况下、对于选择合适的电感器和设置 Rbot、Rtop 和 Rhys 的值、您有什么建议吗?

    在选择电感器时、除了电感器的 I-sat 外、有没有其他具体的注意事项?

    谢谢你。

  • 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。

    您好、Jianmin:

    我仍在尝试了解加热电阻器如何影响预充电时间。 与没有加热电阻器的预充电相比、它肯定会增加时间、但我不确定估算这种增加的最佳方法是什么。 通过查看仿真、我将电流探入电感器、电容器和电阻器、可以得到以下结果:

     在估算预充电时间的同时考虑加热电阻器

    看起来流经加热电阻器的电流(红色)从0A 开始并稳定到3.3A。 因此、让我们对其进行线性化 、假设 I_HEAT_avg = 1.67A。  

    我们设置的电感器电流从3.75A 开始、并稳定到3.33A。 因此、让我们对其进行线性化、假设 I_L_avg = 3.50-A。  

    到电感器的平均电流必须是两者之间的差值。 因此 I_CAP_avg = 3.5-1.67 = 1.83A。

    T = Q/I

    T = 0.0216 C/1.83A

    T = 11.8ms (考虑到衰减和上升为非线性、对于估算而言、这可能是可以的。 可以使用该估算值来查找初始无源器件值、并且需要进行仿真以提高最终的准确性)

    这意味着 I_HEAT 在 "I_AVG≥I_CHARGE + I_HEAT"中占主导地位、而直流链路电容不会显著影响 I_AVG、对吗?"

    我们的目标是 将 R_heath 设置为10欧姆到20欧姆、

    我们的目标是​​在 直流链路电容器电压不达到 V_battery 电压的情况下将 I_AVG 保持在5±1A (这意味着 NMOS 保持开关)

    在这种情况下、对于选择合适的电感器和设置 Rbot、Rtop 和 Rhys 的值、您有什么建议吗?

    在选择电感器时、除了电感器的 I-sat 外、有没有其他具体的注意事项?

    [/报价]

    我将做一个示例、希望它能回答您在这里提出的大部分问题。  

    设计要求

    • C = 180uF
    • Ω Ω< R_heath <Ω Ω
    • I_AVG = 5A±​​1 (在5A 趋稳时、直流链路不会到达 V_BATTERY)

    设计选择

    指示器

    免责声明:我不是电感器专家。 看看这些 电感器、看起来电感越低->可以处理更多电流。 我认为至少 IRMS > I_AVG (5A)且 ISAT > I_AVG_max (6A)。 因此、该列表中我们能够使用的最大电感器为390uH。


    但是、我们也受到 TPSI3052-Q1开关频率的限制。 电感越小->需要的开关频率越高。 对于设计指南中使用的 FET、TPSI3052-Q1可进行最大67kHz 的开关频率。 让我们选择 330 μ H 保留一些裕度、并计算此处的最大开关频率。

    F_MAX = 120/(4*330uH*2A)

    F_MAX 45kHz (低于67kHz、因此  330 μ H 电感器将在此处工作)

    电阻器迟滞 (有关迟滞参考设计的更多信息、请点击此处)

    I_AVG = 5A±​​1 (因此4A 至6A)。 我们有一个100-mΩ 感应电阻器、因此电压阈值为0.4V 和0.6V。  

    • Rbot = 2.32-kΩ
    • Rtop = 25.5-kΩ
    • Rhys = 51.1-kΩ  

    加热电阻器

    如果我们要在仍然开关的情况下稳定在5A、则需要选择一个电阻器、以便在 V_cap 达到120V 之前通过5A 电流。  

    • R_heath =Ω Ω(V_cap 充电至100V)

    估算预充电时间

    • I_L_avg = 5A
    • I_HEAT_avg = 2.5A
    • I_C_avg = 2.5A

      T = Q/I
      T  = 0.018 C/2.5A
      T  = 7.2ms

    仿真结果

    原理图

    波形

    如果您还有其他问题、敬请告知。

    此致、
    T·陈


    固态继电器|应用工程师