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[参考译文] TPS631000:搜索双向 DCDC SMPS

Guru**** 1826070 points
Other Parts Discussed in Thread: INA219, TPS55289, TPS552892, TPS61289
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/1423648/tps631000-searching-for-a-bidirectional-dcdc-smps

器件型号:TPS631000
主题中讨论的其他器件:TPS55289TPS552892、INA219、 TPS61289

工具与软件:

所以我正在寻找一些其他的直流/直流转换器,一个能够在两个方向上提供2-3A 或更多,我将在15V 下运行,主要是在5V 以下,但我会建议能够使用12V 总线。

不知何故,我没有找到太多,甚至根本没有发现。 不知何故、被限制为0.7A。

当我在控制器侧进行搜索时、发现有2个…… 和两者都采用巨大的 IC 封装。

是否确实没有更好的解决方案?

也许有一些数字控制(因为我知道可以实现、所以没有搜索关于这个的 TI 参考)?

THX 提前

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    您好、 匆忙行事、

    您是否检查过 TPS55289是否适合您的工作场景?

    此致

    TAO

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    我来看一下、乍一看、它似乎充满希望。

    我真的不喜欢 I2C 的想法,但我不反对它。

    如果有一个完全模拟的 IC、我就漂移了? 我当前正在使用 DAC 来更改输出电压(有一些 TI 基准)。

    或者是否有没有0.7A 限制的控制器?

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    您好、匆忙行事、

    是的、我们有 FB 版本的器件、我们会将本主题转交给我的同事来帮助。

    尊敬的 Mulin:

    如果我的记忆是正确的、我们有 TPS55289的 FB 版本、对吧?  请帮助检查此设备是否符合 要求。

    此致

    TAO

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    您好、匆忙行事、

    TPS552892是 FB 版本、但不支持双向运行。 您能解释一下自己的应用吗? 您是否需要同时调节输入电压和输出电压?

    此致、

    Mulin

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    这里显示了相应的设置:

    我有一个12伏或5伏直流母线。

    我想从中获取能量并为 一些锂离子电池充电(根据 INA219的一些算法和测量结果)。

    然后、我想以 CC 行为将能量返回到直流母线中。

    总线能够提供电流和灌电流。

    我的目标是为该任务使用单个直流/直流转换器。 我知道我可以使用2个相同的数字、并使用额外的电路来实现它。

    可将其想象成移动电源、如果需要、我们还需要具有 CC 输出和输入(有一个 MCU 可控制它们)。

    您现在更好地理解了吗?

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    您好、匆忙行事、

    感谢您的描述、我们仍有一些问题:

    1.将有多少节串联的锂离子电池? 直流/直流转换器的输出电压是多少?

    输入电压总线来源于什么? 我们担心输入电压将失控并导致输入电压超出规格并损坏。

    3.您能展示一下您的应用的简单方框图,以便我们更好地理解吗?

    我们为 BTS 提供了 TPS61289。 请看一下、它是否适合您的应用。  https://www.ti.com/product/TPS61289?keyMatch=TPS61289&tisearch=universal_search&usecase=GPN

    此致、

    Mulin

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    所以,阅读了一些似乎是合适的,但文件似乎缺乏在这里和那里。

    我有几个直接关于此 IC 的问题:

    1您可以确认当芯片被禁用时低侧已与高侧断开连接吗?

    2 Vfb-set 似乎是0.7或0.8V 未明确定义或间隔明确设置、我感觉与1V 的 Vref_fb 相混淆

    3 COMP 引脚、它被设置为输入、但显然它也可以灌入或拉出20uA……?

    4外部 MOSFET 是否有推荐的 MOSFET? 可能基于高压轨?

    5 DRV 输出电压似乎为4-6V、但没有有关最大驱动电流的信息、因此无法计算 R3*栅极电阻

    6在降压或升压模式下、我看不到任何明确的输出公式、这些公式会将 COMP 电压作为所使用的基准并获取其中的输出电压

    7第12页图7-1. TPS61289电池测试系统简化原理图 COMP 引脚看起来是拉电流,查看评估板,我可以清楚地看到负电压用于从这个引脚灌电流,但仍然不清楚公式

    8我简单地不理解评估板电路,或者更确切地说运算放大器部分,我不确定它们是要作为压实器 还是(很不可能)一些集成器

    9 gm 块解释不好、我认为是这样:|| GEA 误差放大器跨导 VCC = 5.0V GA/V|| 180 μA

    10如果我假设9正确,那么有一些电流被推入一个未知的块,有些电流被外部电路灌入,这是正确的吗?

    11*为什么不简单地通过电阻器将 DAC 连接到 FB 引脚?

    12我们可以使用 IC 并使 COMP fin 悬空吗? 问题、因为这是另一个 TI 应用手册中介绍的方法

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    尊敬的 Dietrich:

    我将 在此处向 TPS61289专家转发此主题。  

    尊敬的 Fergus:

    请注意本例。

    此致、

    Mulin

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    好的、谢谢

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    您好、匆忙行事、

    感谢您的咨询。

    如果您有关于 TPS61289的问题、

    1.器件 从输入侧到输出侧有一个体二极管、所以 VBUS (VHIGH)电压不能流向 Vbat (VLOW)、但 Vbat 可以流向 VBUS。

    2&3. VFB_SET 设置为0.7V 至0.8V、以不确定 COMP 饱和、

    且 COMP 引脚提供20uA 电流、这可以导通二极管、使 COMP 电压被钳制于放大器输出(电流补偿或电压补偿)

    4.选择 MOS 时要考虑工作电压和电流的大小、通常推荐使用低 Qg。

    5. TPS61289的低侧栅极驱动器具有1.5A 拉电流和2A 灌电流能力。 通常选择驱动电阻器为0是可以的。

    6.我不确定您是否在指的是 comp 电压和输出电压之间的关系?

    COMP 电压用于直接控制电感器电流。  

    7.正常工作时, COMP 引脚会拉电流。

    在 EVM 中、我想您测试了引脚处于关闭模式、并且两个放大器的输出电压是负的、从而将补偿电压钳位到负的电压。

    开始工作后、电流和电压环路输出将上升、电压将变为正电压。

    8、在 EVM 中、两个安培分别作为电流补偿回路和电压补偿回路。

    实际 comp 电压从这两个二极管中的较低者中选择(这就是使用两个二极管并且 comp 必须作为源的原因)

    9、是的。 GM 块仅为电压至电流误差放大器、具有180uA/V 的跨导增益

    在正常升压电路中、它被用来在连接外部 RC 的情况下修改一个电压补偿环路。

    10.没错、gm 是 COMP 引脚的拉电流和灌电流。

    11、FB 电阻用于调节输出电压。

    在我们的 EVM 中、GM 设计为具有饱和状态、可拉取20uA 的电流。

    它可以连接到 DAC 以释放相同的功能。

    其中一个考虑因素是、当 VBUS 上升到高电平时、GM 将退出饱和状态、拉电流将降低。

    此外、拉电流可以变为灌电流、因此两个二极管无法再导通。

    这可防止 COMP 上升停止向 VBUS 传导能量、并保护 VBUS 免受过充电。

    12.不建议将 comp 悬空。

    如果使用内部 GM 调节输出电压、建议使用 RC 连接到 COMP

    此致、

    Fergus

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    我研究了你写的东西,但仍然有一些事情不清楚:

    13如何选择 COMP 电阻器和所需的运算放大器输出范围

    14如果我从 COMP 引脚灌入10uA 电流、这将如何影响降压和升压模式下的输出电压? 它会上升吗? 如果确定、则相对于 FB 网络值以及可能的 COMP 电阻器的值为多少

    15在评估板上有20pF 电容、以及将二极管 D1永久连接到 COMP 引脚是否必须使用?

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    尊敬的 Dietrich

    我们来讨论 RC 连接到 COMP 的普通升压转换器的工作情况。

    如前所述、COMP 电压与电感器电流直接相关。

    当 VHIGH 高于目标值(FB>1V)时

    COMP 灌电流和 COMP 电压会降低、

    这会导致从 VLOW 转换为 VHIGH 的能量减少、并导致 VHIGH 降低。

    平衡时、Comp 既不灌电流、也不拉电流。

    如果 comp 现在连接了二极管转放大器输出、那么二极管将钳制 comp、防止其增加、并且电压将钳制到放大器输出电压。

    此时、放大器控制转换器电流以进行恒定电流控制。

    主要区别在于在正常升压条件下、VHIGH 用作负载(电容器和电阻器)、

    在 BTS 条件下、VHIGH 是一种恒定电压源、可以提供或吸收功率。

     三个问题。

    1.当器件用作正常升压时、RC 将成为控制回路的一部分。

    有关更多详细信息、请参阅其他升压转换器数据表。

    TPS61288 18V、15A 全集成同步升压转换器数据表(修订版 C)(TI.com) 

    9.2.2.5环路稳定性  

    2. COMP 不会灌入电流、因为我们希望转换器在 BTS 应用中由外部电流和电压环路进行控制。

    这就是为什么将 FB 设置为0.7至0.8V、因为 VHIGH 总线是固定的

    仅当需要像正常升压一样控制 VHIGH 时、COMP 才会灌入电流、这会导致器件与外部电流和电压环路断开连接。

    3. 20pF 和二极管用作 COMP 引脚的稳定负电压钳位。

    始终建议使用20pF 电容。

    当不使用外部放大器或放大器没有负输出时、可以忽略二极管  

    最后但同样重要的是、您能否再次说明您的 要求、以便我为您制作一份粗略的原理图、然后我们可以讨论更多内容?

    此致、

    Fergus

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    现在我明白了

    我将使用主要 IC 和占位元件制作一份粗略的原理图、几天后即可将其发布在这里。

  • 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。

    尊敬的 Dietrich:

    如果您有任何问题、请随时与我联系。

    我将等待您的原理图。

    此致、

    Fergus

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    这是我的粗略原理图。

    是的、没有用于高侧 FET 的栅极驱动器、因为我仍在等待相关答案:

    https://e2e.ti.com/support/tools/simulation-hardware-system-design-tools-group/sim-hw-system-design/f/simulation-hardware-system-design-tools-forum/1426671/tida-010086-tida-010086-design-guide-differences-vs-schematic

    下面是我的,希望最后一轮,问题:

    16我是否真的需要一个与 R17串联的二极管? 提出这样一个问题、因为我是否使用压降极低压的二极管(在评估板上、您使用的是普通二极管、或者至少是压降较大的器件)、我认为我只能使用正电压和缓冲 DAC (内部没有外部电压)。

    17如何确定 R17的大小? 是的、我知道它应该是几 k、但如何计算/估计它?

    我知道我必须画20uA 左右( Vcom - Vdrop )/ 25ua? 是的、25uA 正弦、这是我的设计裕度

    18对于 R2是最大可接受值吗? 询问、因为 SMPS/LDO 通常有 R2最大值建议。

    我会尝试在合理的值内进行选择、但没有提及。 Vlow_side 绝不会超过6V 或低于5V、因此是否有最小电流流经 FB 网络?

    19*如果在降压模式下向 COM 引脚注入电流、我的 DAC 可以输出高阻态、会发生什么情况?

    20处于降压和升压模式时、AM 仍然不确定如何描述 SW、如所示:

    我们可以读取 INA219并获得电流读数和电压。 假设我们有1.6A、但我们需要2A。 假设 DAC 正在输出1.2V ATM、应如何对 DAC 进行编程以使我们达到2A? (PID 稍后、我必须了解升压和降压模式下 Vdac_out 的方向)

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    尊敬的 Dietrich:

    对于您的问题、

    16、对于 EVM 设计、二极管与 R17串联、因为从电压或电流环路中选择补偿电压。

    两个二极管和 comp 的源极形成一个电路、使 comp 电压保持等于两个外部环路输出中较低者的电压。

    在本例中、comp 连接到 DAC、因此不需要二极管、并且 COMP 引脚 更适合灌入电流。

    请确保 DAC 的输出电流高于 COMP 引脚20uA 的灌电流。

    因此、FB 电压应设置为高于设置点1V。

    总而言之、补偿电压是要控制的电压、它直接控制电感器电流。

    17. R17和 C31的设计目的是形成一个滤波器来保持补偿稳定。 通常、其在开关频率范围内的带宽会很有帮助。

    18、对于 R2、设计为将其电流保持在 FB 引脚的漏电流的100倍以上、然后我们可以计算出 R2的最大值为200k。

    Vlow_side 永远不会超过6V 可能低于5V、因此流经 FB 网络的电流是否最小?

    这与 VHIGH 侧而不是 VLOW 侧有关,我想这可能是一个 文书错误。

    19、当 ADC 为高阻态时、补偿本身由自身调节。

    当处于升压模式时、器件将尝试调节 VHIGH 电压。

    这里有两种情况。

    如果可以调节 VIGH 网络、例如连接到电阻器或负载。

    这与普通的升压转换器非常相似。  

    建议使用以下此类电路:

    这将形成一个补偿网络、有助于升压转换器保持稳定。

    另一种情况是 VHIGH 无法进行调节(例如总线能够提供或吸收足够的功率)、

    COMP 电压将被钳位到其最大值或最小值、 器件继续以其最大能力充电或放电  

    在降压模式下、 无法调节 VHIGH 、并且 COMP 将继续以其最大值拉出或灌入电流(取决于 VHIGH 电压)、

    COMP 电压将被钳位到其最大值或最小值、器件继续以其最大能力充电或放电。

    总之、器件将始终尽最大努力调节 VHIGH 电压。

    20.如前所述、补偿电压直接控制电感电流。

    例如、 DAC 为1.2V、Comp 也为0.7V (由 DAC 钳位)、电流为1.6A。

    如果需要2A 电流、则 DAC 值应更高。  

    然后我们将 DAC 更改为1.4V、电流升至2.5A、我们知道应该降低 DAC。

     在这里、建议使用电流反馈调节 DAC 并获得所需的电流。

    降压和升压模式都控制电流的绝对值、因此两种模式下的逻辑是相同的。 (COMP 上升、电流上升)

    请注意、电流方向会发生变化、并且导致在两种模式下进行不同的电流检测。

    另外需要说明的是、Q25的漏极应连接到器件的 SW 引脚。

    如果您有更多问题、请随时提问。

    此致、

    Fergus

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    THX

    由于这是快速草稿、因此发生了错误、因此我们可以使用 IC、并确定实际系统要求和其他系统需求。

    BTW 由于 Vcopm 引脚介于0.6和1.6V 之间、那么将 DAC 电压基准设置为2V 或接近电压将足够大?

    另外、如果我们不能让 DAC 启动 HiZ、应该认为电压范围的中间值大约为1-1.1V、这个 DAC 值可以作为起点吗? (可能通过5-10k 电阻器)

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    尊敬的  Dietrich:

    如果在启动时没有使用电流感应的反馈、

    建议从0.8V 的 COMP 电压开始

    comp 电压和电感器电流之间几乎是线性的关系。

    0.8V 表示电流低于2A。

    该器件在 comp=1.6V 时的电流为20A、对于您的应用来说看起来太大。

    强烈建议随时使用电流反馈(模拟或数字补偿)来调节电流、从而保持电流控制稳定和精度。

    此致、

    Fergus

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    我现在和以后将重点讨论设计、完成后可能会开始另一个主题进行可能的审查

    再次感谢所有的帮助

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    尊敬的 Dietrich:

     欢迎随时与我们分享您的设计。

    此致、

    Fergus