1.5 基于升压、降压芯片的6A及6A以下电池测试设备电路设计

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那接下来我会给大家介绍一下 TI 在 6A 以下的一个新的 半集成的一个 电池检测设备的一个方案 那大家可以参考 PMP15043 这个参考设计 那整体的解决方案 实际上与之前 TL594 或者 LM5170 的方案类似 那唯一变化的是 我们将功率器件换成了 buck 或者 boost 那 buck 是用于给电池充电 buck 是用于给电池放电 那通过分别使能 和关断两个变流器实现电流换向 两个变换器分别是 实现升压功能的 TPS61178 以及实现降压功能的 TPS54821 那两个功率器件可以共用一个电感 但是当共用一个电感之后 会给设计带来稍许一些的复杂性 我会在后面进一步解释 那根据电池充电和放电的要求 开通 TPS61178 或者 54821 那同样采用电流 或者电压环通过 COM PIN 控制电流或者控制电压 TPS54821 是一颗 17V 输入 8A 输出的同步整流降压变换器 那集成两个 MOSFET 导通电阻分别为 26 毫欧和 19 毫欧 那开关频率可以通过外部电阻 从 200K 赫兹调整到 1.6 兆赫兹 这个对优化器件的效率 最小输出电压 无源器件的参数和体积是很有用的 在 BUCK 启动过程中下管保持 在 BUCK 启动过程中下管保持关断 在输出电压偏置时 不会出现反相电流 那上管集成周期性的峰值电流保护 限制每个开关周期的电感峰值电流 那更多的细节可以去下载规格书 TPS61178是一颗 20V 出 最大电感电流峰值是 10A 集成 MOSFET 的一个升压芯片 那上下管的内阻分别是 16 毫欧 同样是可以通过外部的电阻来调节 开关频率从 200K 到 2.2 兆赫兹 那它有两个版本 第一个是轻载高效模式的一个版本 那第二个是强制 PWM 模式的版本 那同样集成了单周期的 峰值电流保护功能 以及输出侧过压保护 那这个升压 IC 和降压 IC 的 外围器件的选择和连接 与规格书推荐的参考电路基本一致 有几个需要注意的点 首先是升压器件的供电 Vin 不能低于2.7伏 否则 IC 会进入保护 可以通过外加 5V 或者 12V 给 Vin 供电 保持芯片能够处于正常的工作状态 第二点是需要五伏通过二极管 为自举电容供电 实际上是为 IC 内部续流管 驱动电流供电 保证 TPS61178 在关断以后 一样能够保证续流二极管 MOS 的 驱动电路可靠供电 这行为升压芯片和降压芯片 共用一个电感 降压电流工作时 保证升压电路可靠关断 第三点是通过 下拉 BUCK 芯片的SS PIN 脚 保持使能为高的方式关断 BUCK 原因是保证 IC 内部的 MOS 可靠关断 因为这样这个同样是因为 降压关断后升压芯片可能在工作 并且这个是电流控制 和电压控制原理图 首先是电流采样 因为电流采样放在电池的正端输入 所以仍然需要使用 高共模抑制比的仪表放大器 也可以将采样电阻放在电池负端 使用 OP07 或者 TLV07 检测电池电流 虽然图中没有给出一个 方向的切换的一个芯片 但是我们还是需要使用这个功能 采样电路会分成两路 其中一路经过运放 控制升压电路电流 那另一路通过运放之后 控制降压电路电流 运放的输出串联二极管 然后接入芯片的 com 脚 芯片利用这个 com 信号 控制电感电流峰值 运放的输出只有下拉能力 com 脚上拉依靠芯片内部的跨导放大器 com 对地的肖特基用于限制最小的负电压 那电池电压的控制方式 与前面介绍的相类似 这里就不做更多的解释了 对于功率全集成的器件来说 PCB 布板同样重要 特别是升压芯片的输出电容 降压芯片的输入电容 也就是母线侧的电路 必须要有一个 1uF 0603 的封装 放在 IC 的旁边 比如 PCB 中的C8和C15 那连线必须要有足够的宽度 右侧的 PCB 在 IC 功率 PIN 脚 周边需要放上过孔进行散热 其他外围器件应该放在 IC 旁边 走线尽量短而且直接 那采用前面 LM5170 类似的简单校准方法之后 测试结果如图所示 降压或升压芯片开始工作时 满量程电流精度都在万分之二以下 这就是这一次电池检测设备的一些分享 那这只是 TI 关于新的一些 方案的一些总结和一些参考设计 在这里介绍给大家 那大家也可以去通过 数字方式去实现电池检测的一些方案 或者通过更多的一些方式去实现 那不仅仅是只限于这里的三种方式 非常感谢大家参加此次视频培训 对更多的资料大家可以登录 ti.com 也就是 TI 的官网去下载 并且可以申请样片或者 EVM 对更多的一些技术问题 大家可以登录 TI 的官方论坛 也就是 e2e.com 或者 e2e 中国去进行提问 会有我们的工程师会很快的进行回复 谢谢大家
课程介绍 共计5课时,35分19秒

6A、10A、50A 高效率电池测试设备设计培训

电池 运放 测试设备 高效率 TL594 TLV07

TI不仅为电池测试设备提供各种高性能的模拟和数字产品,还针对电池测试设备提供了一些列的参考设计。在此次视频培训中,主要介绍了三种针对开关型的电池测试设备参考设计。分别是基于TL594的10A电池充放电电源板参考设计、基于LM5170的万分之一精度的50A电池充放电电路参考设计、针对6A以下应用的电池充放电参考设计。另外讲师还介绍了TI的部分热门模拟器件,例如最新的精密运放TLV07,仪表运放以及ADC和DAC等产品。针对于大电流电池测试设备的设计问题,TI在e2e论坛https://e2echina.ti.com/开辟了专场讨论帖
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主讲人简介

Speaker: 曾文涛

华南理工大学自动化硕士,专注于模拟电路的支持,对于步进/无刷直流电机控制、电池管理等方向有深入研究

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