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[参考译文] LM5149:恒定电流环路补偿网络

Guru**** 2390755 points
Other Parts Discussed in Thread: LM5149

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/1254323/lm5149-compensation-network-for-constant-current-loop

器件型号:LM5149

您好、我正在设计一个具有以下规格的恒流电源:

输入电压= 54-60V
VOUT = 0-50V
输出电流= 0.1-15A
Iripple = 0.1A 时的10mA 最大值

负载低至0.5欧姆。  


我正在使用 LM5149快速入门计算器 (使用最大输出电压和输出电流)来帮助我设计补偿网络、但我有一些问题。 我的组件是(800kHz fSW):

LO = 10uH 25A
CO = 2x10uF 低 ESR 陶瓷电容器+ 1x470uF 一次性电容

Im 帮助自己使用 PISPICE for TI 工具来仿真恒定电流环路、如果没有大量输出电容、我就无法获得低纹波。 遗憾的是、这会降低我的交叉频率和直流增益性能、而且我找不到可以让我获得相当好的瞬态的元件、我能做的最好的事情是交叉频率为10.5kHz、直流增益为30dB。

我可以做些什么来提高性能或减小输出电容吗?

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    您好!

    快速启动专为恒定电压而设计、并为此计算瞬变。

    如果您要设计恒定电流模式、该模式下的快速启动波特图并不准确。

    此外、您无法将波特图真正用于 CC 和 CV 模式之间的转换。

    您是否在 PSPICE 中对瞬态进行了仿真? 您是否认为较低的输出电容在 PSPICE 负载瞬态中不稳定?

    我认为时域瞬变可能是微调输出电容和补偿的最佳方案。

    -奥兰多

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    是的、我的确在不同负载下仿真了负载瞬态、从0.5欧姆到10欧姆、这是我的典型范围。 老实说、使用低 ESR 电容器似乎可以很好地工作、并且我没有简单补偿网络(2.2nF、20k Ω)的稳定性问题、此外、在0.1A 负载时、纹波低于5mA、即使在现实中可能会更糟糕。 我不确定能否在快速负载变化的情况下保持相同的性能...  

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    以便您得到良好的瞬态图。 您无法仿真更快的负载变化吗?  

    -奥兰多

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    我只是不知道如何对其进行仿真、模型是否也可用于扫描? 或者我只能将其用于时域仿真?  

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    此模型仅对瞬态仿真有效。

    这样的电路应该是快速的负载变化。

    我复制了 MOSFET 和 VIN 脉冲发生器。

    TD 是延迟时间、TR 是栅极的上升时间。 如果需要下降沿、PW 将为脉冲宽度。

    您可以针对负载调整这些参数。

    希望这对您有所帮助。

    -奥兰多

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    您好、我模拟了瞬态、它们看起来很好。 现在我对设计的 MOSFET 选择还有另一个疑问、使用计算器表、根据 图片上的参数、我可以获得非常高的损耗(>15W)。

    我认为大多数损耗来自开关(800kHz)以及我的输入电压相当高(60V)这一事实、有什么建议吗?

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    您好!

    是的、您可以附上这个快速入门文档吗? 通常、高侧 FET 开关损耗取决于 FET QG、COSS 甚至低侧 QRR。

    如果 VOUT 更接近 VIN、您可能可以使用具有更低 QG、QRR 和 COSS 的更高 RDSON 低侧 FET。

    是的、您肯定需要使用800kHz 的较低 QG FET、同样、对于48V+系统、由于这些损耗、大多数行业使用的开关频率低于500kHz。

    -奥兰多

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    是的、我选择800kHz 是因为我需要15A、所以找到一个具有高 SAT 电流的大电流器件并不容易、而且我也很难找到除 GaN 之外的低 QG FET、但我不确定它们将如何与控制器进行交互...  

    我将尽快附加该文档、但我处于恒定电流状态、因此它不会完全有效。

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    您可能需要配置双相设计、以将电流和损耗分为两个相位。

    另外、我对您的输出电压范围感到有点困惑? 为什么要降低到0V (最小值为0.8V)。

    您真的希望电压介于54V 到0.8V 之间吗?

    -奥兰多

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    我总共需要30A 的输出、因此我已经计划对两个15A 模块使用电流共享功能。 输出电压和输出电流有关、仿真中输出电流稳定为0.2A、负载为0.5欧姆、输出电压为100mV +磁场电位、约为1.2V、绝不会低于该电压输出...  

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    好的。

    请注意、800kHz 下的52V 至1.2V 需要更短的最小导通时间。 (1.2/52)/800kHz = 28.8ns、小于器件最短导通时间50ns。

    此时 应 进入脉冲跳跃模式、跳过一些导通时间脉冲。 在单相中 、您会看到更高的输出纹波、但我不确定双相的输出纹波有多稳定。

    -奥兰多

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    感谢您的答复、我最后选择了较低的开关频率(450kHz)、因为我需要降低开关损耗、所以现在我的1.2V 最短导通时间几乎恰如其分、即使我需要很多输出电容也是如此。 即使我的设计是双相、以获得30A、我认为在低电流调节时也会关闭次级控制器、以提高效率...  e2e.ti.com/.../6428.LM5149_2D00_LM25149-Quickstart-Calculator_5F00_rev3.xlsm

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    您好!

    明白了。

    请注意、对于该器件、仅在 FPWM 模式下支持切相、您无法在 PFM 模式下进行切相。

    因此、在 PFM 模式下、使两个相位都打开可能具有更高的效率。

    希望这对您有所帮助。

    -奥兰多

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    非常感谢。