[参考译文] LM5175：在两个 CC 电平之间切换

尊敬的团队：

浏览完许多参考设计和示例后、我发现最常用的外部电流检测放大器。 所以我将停止再创这个家伙。

但是、对于如何 创建这样的电路、我仍有一些问题。
我可以看到以多种方式实现了外部电流检测反馈。  

• TL431用于跨 ISNS 引脚拉谷电阻器(https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/889467/lm5176-constant-current-loop-ans-ss-pin-for-input-output-power-limiting)
• 使用二极管直接向 FB 馈入的比较器(https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/979302/lm5176-adding-a-constant-current-option-to-a-lm5176-for-a-cv-cc-battery-charger)
• 反相放大器与二极管进行或运算、以将 COMP 拉低(更器？)： https://www.ti.com/lit/df/tidru46/tidru46.pdf?ts = 1683883007391

我将尝试使用尽可能少的组件。 所以、我希望这样的事情可能就足够了：

二极管用于将 INA186电流检测放大器的输出电压直接组合到 FB 引脚。
控制器的环路响应将设置得非常慢、以确保它是稳定的。 我最多思考1KHz 的线条。
如果负载开始消耗超过1安培左右的电流、则输入电流环路变为有效状态(这是备用电池)。
充电期间、输出回路为1.5A CC。
可以使用逻辑电平"电池 UV "信号来启用高增益版本的 INA186 (读取同一分流电阻器)。 应该将充电电流限制在正常值的1/20。 如果禁用、它不应影响正常充电过程。

对于您来说、此类功能是否可以顺利实现？ 如果没有、我很乐意听取有关如何通过这些器件正确实施外部电流调节的反馈。
我也很高兴听到可能会想到的任何"最佳实践"。

谢谢！

您好、Thijs：

感谢您通过 e2e 联系我们。

您能否说明以下几点：
-是否有必要对输出进行电压调节,或不同的电流( 50mA、2A )是否是唯一的标准?
-您如何控制整个充电过程(基于测量的电压/电流)-何时进行预充电,何时停止充电,等等?

请告诉我。

谢谢。此致、
哈利

您好、Thijs：

顺便说一下、您是否知道我们提供了专用的电池充电器元件？

此致、
哈利

亲爱的哈利：

感谢您的及时响应。

-这是为一个7芯锂离子电池组充电。 除了 CC 充电、恒定电压对于防止过度充电实际上也至关重要！ 因此、需要 CC 和 CV 模式。 在我的理解中、"正常"反馈电阻器将处理 CV、只要未达到 VFB + VFW (二极管)阈值、二极管就应该会阻止电流检测放大器对此进行干扰。

-充电器完全自控,除了预充电。 此电路应施加1.5A CC、当达到充电结束电压(每节电池4V 时为28V)时、它将变为 CV、并允许充电电流逐渐降至0A。

 TPS3895A 用作电压监视器。 如果检测到电池组电压低于阈值(<18V)、它将提供逻辑 低电平。 我们将使用逆变器来触发逻辑电平。 此输出将用于驱动 INA186A5。 具体思路是、启用该放大器后、它会通过二极管操作使其他放大器过驱、控制器将开始在正常 CC 电平的1/20进行调节。 (增益正常环路：25、增益预充电环路：500)

EN 信号由 TMP302A 温度保护器件提供。 它由用于为 INA186供电的相同3.3V 电压上拉。 如果由于任何原因而不存在该3.3V 电源、则器件控制器应该根本无法启动。

亲爱的哈利：

是的、我知道目前提供的是高度集成的充电解决方案。 TI 的 BMS 和测量仪表也是如此。 但出于某种原因、在超过3-4节的串联电池中、很难找到兼容的器件。 也许这种芯片内部的高工作电压很难处理？
或者、高压电池组也不是这些锂离子直流/直流充电控制器的目标市场。

事实上、在此应用中、由于器件的直流输入电压、电池组电压可能会更高或更低、这让事情变得越来越容易。  
无论如何、我实际上并不需要这些充电控制器提供的数字可编程性/读数。 更重要的是、除非绝对需要、否则我会尽量避免增加固件的复杂性。

我在该设计中已使用 LM5175/LM34936。 用于通过电池提供稳定的24VDC 输出、我在这里尝试充电。
因此、我认为完全复制该降压/升压电路是有意义的。
CC 是我必须添加的内容。

如果有一个完全集成的解决方案用于7芯串联电池组的降压/升压充电(28V、>1A)、那么我当然会感兴趣。
现在、我将继续介绍我现在拥有的内容。

谢谢！

您好、Thijs：

我不了解客户项目的概况、所以无法说明有多少项目会成功实现类似的电池充电器概念。

我相信这个概念可以像你描述的那样有效。 但我无法真正判断它有多安全。  
不受控制的电流可能会变得非常高。

一个问题：当您考虑使用 LM5175/76时、为什么不使用内置平均电流反馈环路？

这些器件有三个控制环路：内部逐周期峰值电流环路(CS、CSG 引脚)、电压控制环路(FB 引脚)和外部平均电流控制环路(ISNS 引脚)。   

相反、您在输入侧显示了第三个 INA。

此致、
哈利

亲爱的哈利：

感谢您的反馈。
Im 想知道、能谈谈您提到的高电流情况吗？ 您是否是说不受控制、因为电子设备会在某种程度上遭到损坏？ 如果外部电流控制环路以任何方式断开或断开、如果控制器仅保留电压反馈、则会开始允许大电流。 我正在工作的7S 锂电池组是非常好的保护与两个 BQ77s 和一个 BQ7720700 ,所以理论上它应该能够处理这一点。 我认为分立式解决方案(不一定是这种解决方案)与集成式电荷 控制器之间唯一真正的区别是截止时间函数。 如果所有电气参数设计均在工作边界内、这对于安全性是否很重要？

现在您提到了、我或许能够更好地利用这些现有控制循环。

这些控制环路是否都可以协同使用？  我选择对所有这些器件使用外部控制环路、因为这就是我需要的 可调环路 。  因此、如果我像您一样建议我可以为可切换的预充电电流使用外部控制环路、为控制输出电流使用 CS/CSG 环路、为控制输入电流使用 ISNS 环路？

对于输入电流环路(对于我来说、器件总电流)、这可能有效。 不过、我已读取 ISNS 控制环路速度有点慢？ 您对该机制的频率性能有何示例测量？

关于 CS/CSG 回路、我了解它主要是一种保护机制。 它是否可用于在正常运行期间调节平均输出电流？ 我从未在任何应用示例中使用过它。
如果芯片的额定工作方式与之类似、那么它可能是替代

谢谢！

您好、Thijs：

我不是电池充电专家。
我牢记的要点是：浪涌电流、反向电流、过充电、连接/断开过程、从低充电电流突然跳到较高电流(您可能需要以某种方式减慢充电速度、而不是仅使用二极管 OR)。
电子器件可能过载、一段时间后可能会损坏、进而可能导致无用的大电流。
这仅仅是处理电池时的一般问题。

>...我可以使用外部控制环路来实现可切换的预充电电流、使用 CS/CSG 环路来控制输出电流、使用 ISNS 环路来控制输入电流？
不、它不像这样工作。

升压或降压/升压转换器的"自然"用例是在输出上提供稳压电压。
这基本上是通过电压反馈环路(FB 引脚)来实现的。

该循环不够快、无法在几个周期内作出反应。 此外、它需要补偿。
您说过：
>控制器的环路响应将设置得非常慢,以确保它是稳定的。

这就是峰值电流模式控制环路进入的地方(CS/CSG 引脚)。
该环路可以逐周期对(电流)的任何变化做出反应。

>关于 CS/CSG 回路,我理解它主要是一种保护机制。
不、保护只是一种副作用。 而且、由于没有用于该用途的额外开关、因此无法保证在所有情况下都具有真正的失效防护系统。

>它是否可用于在正常运行期间调节平均输出电流？
不可以、该环路可以通过某种方式限制最大(峰值)电感器电流(位于过流限制下方的某处)。
但它不能用于平均电流控制。

为此、这些器件提供了第三个控制选项、可用于限制输入或输出侧(ISNS 引脚)的平均电流。
>我已读取 ISNS 控制环路不过有点慢？
它必须比峰峰值电流环路慢。 一方面不与之发生冲突。 另一方面、必须跨多个周期建立平均值。  这主要通过使用较大的外部滤波电容器来实现。

因此、您可以使用此环路来限制平均电池充电电流(输入)或限制平均输出电流。
峰值电流应该会被滤除、并且没有实际影响。

添加额外外部控制环路的最佳选项是修改 FB 引脚上的电压(响应速度也较慢、具体取决于补偿)。 正如您在示例中所展示的那样。
直接影响 COMP 引脚仅对少数选定器件有效、对于 LM5175/6、可能不起作用。

此致
哈利