ZHCU626C January   2019  – May 2024

 

  1.   1
  2.   说明
  3.   资源
  4.   特性
  5.   应用
  6.   6
  7. 1系统说明
    1. 1.1 主要系统规格
  8. 2系统概述
    1. 2.1 方框图
    2. 2.2 设计注意事项
    3. 2.3 主要米6体育平台手机版_好二三四
      1. 2.3.1 MSPM0G1506
      2. 2.3.2 LMG2100R044
      3. 2.3.3 INA241
      4. 2.3.4 TPSM365
      5. 2.3.5 TMP303
    4. 2.4 系统设计原理
      1. 2.4.1 MPPT 运行
      2. 2.4.2 降压转换器
        1. 2.4.2.1 输出电感
        2. 2.4.2.2 输入电容
      3. 2.4.3 电流检测放大器
        1. 2.4.3.1 分流电阻器选型
        2. 2.4.3.2 电流测量分辨率
        3. 2.4.3.3 分流电阻器功率耗散
      4. 2.4.4 开关稳压器
  9. 3硬件、软件、测试要求和测试结果
    1. 3.1 所需的硬件和软件
      1. 3.1.1 硬件
        1. 3.1.1.1 TIDA-010042
        2. 3.1.1.2 ITECH-IT6724H
        3. 3.1.1.3 Chroma,63107A
      2. 3.1.2 软件流程
    2. 3.2 测试和结果
      1. 3.2.1 测试设置
      2. 3.2.2 测试结果
  10. 4设计文件
    1. 4.1 原理图
    2. 4.2 物料清单
    3. 4.3 PCB 布局建议
      1. 4.3.1 环路电感
      2. 4.3.2 电流检测放大器
      3. 4.3.3 布线宽度
      4. 4.3.4 布局图
    4. 4.4 Altium 工程
    5. 4.5 Gerber 文件
    6. 4.6 装配图
    7. 4.7 软件文件
  11. 5相关文档
    1. 5.1 商标
    2. 5.2 支持资源
  12. 6作者简介
  13. 7修订历史记录

输入电容

仔细选择输入电容,既要减小尺寸,又要满足大纹波电流能力要求(更多信息,请参阅如何选择降压转换器的输入电容器 模拟应用期刊)。

为了获得满意的 MPPT 效果,例如 99.5% 的最大功率跟踪,请确保输入纹波电压较小。对于许多电池板来说,当 Vpanel 在 Vmpp 的 97.5%-102.5% 范围内时,电池板的输出功率高于最大功率的 99.5%。在 12V 电池系统中,确保电池板的 Vmpp 高于 12V,因此输入纹波电压可以在 0.3V 以内。在 24V 电池系统中,确保电池板的 Vmpp 高于 24V,因此输入纹波电压可以在 0.6V 以内。因此,采用 0.3V 作为最大输入纹波电压 (ΔVin)。

TIDA-010042 输入电流波形图 2-12 输入电流波形

流经输入电容器的交流电流会产生输入电压纹波。即使大部分纹波电流会流经 MLCC,但由于等效串联电阻 (ESR) 较低,由此产生的纹波电压也可以忽略不计。剩余的纹波电流会流经电解电容器(如果系统中有的话)。尽管电解电容器的 ESR 要大得多,但交流电流相对较小。因此,对输入电压纹波的总体影响可以忽略不计。

使用方程式 3 来估算满足纹波电压要求所需的有效电容。当占空比为 50% 时,CIN 最大。

方程式 3. CIND×(1-D)×IOVin×fsw

其中 Io 为 16A,fsw 为 250kHz,CIN 需要大于 53μF。考虑到随着电压增加 MLCC 直流偏置效应的影响,根据实际情况,所取的实际值需要更大。

此外,输入电容器还需要满足纹波电流引起的热应力、更大的占用空间以及更低的温升。使用方程式 4 可以计算输入纹波电流的均方根 (RMS) 电流。

方程式 4. Iin_rms=IO×D×1-D+112×(VOL×fsw×IO)2×(1-D)2×D

占空比对输入 RMS 纹波电流有着显著影响。图 2-13 是纹波电流曲线图,从中可以观察到最大的纹波电流 RMS。当占空比为 0.5 时,产生的纹波电流最大。Iin_rms 的最大值为 8.2A。为了降低 MLCC 的温升,选择了 1210 尺寸。同时,与只使用一个容量较大的电容器相比,并联多个小容量电容器的效果更好。

TIDA-010042 输入 RMS、负载电流比与占空比间的关系图 2-13 输入 RMS、负载电流比与占空比间的关系

尽可能靠近 FET 的输入侧放置等效串联电感 (ESL) 较低且 ESR 较低的额外小型 MLCC,尤其是使用 di/dt 和 dv/dt 斜率较高的 GaN 器件。这些 MLCC 可以在不牺牲效率的情况下大幅减轻开关节点波形的过冲。

如果系统的响应速度很重要,还可以添加铝电解电容器等大容量电容器,以满足瞬态响应要求。由于电解电容器的 ESR 较高,因此可以通过将输入纹波电压除以 ESR 来近似计算纹波电流。此外,波形是三角形的,因此可以使用方程式 5 估算 RMS 值。

方程式 5. Ibulk_rms=123×VinESR

选择大容量电容时需要小心谨慎,因为它对 RMS 电流的容差较低。