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ZHCSVG8A October 2024 – June 2025 TPSI31P1-Q1

PRODUCTION DATA

封裝選項(xiàng)

機(jī)械數(shù)據(jù) (封裝 | 引腳)

DVX|16
- MPSS176

散熱焊盤機(jī)械數(shù)據(jù) (封裝 | 引腳)

訂購信息

7.2.2 詳細(xì)設(shè)計(jì)過程

電池電壓 (V_BAT)、鏈路電容 (C_{DC_LINK}) 以及目標(biāo)預(yù)充電時(shí)間決定了所需的平均充電電流 (I_AVG)。這可通過如下公式進(jìn)行計(jì)算：

方程式 1.

I_{A V G} \geq \frac{C_{D C_{L I N K}} \times V_{B A T}}{t_{C H A R G E}} = \frac{2 m F \times 800 V}{350 m s} = 4.57 A

平均電流定義為：

方程式 2.

I_{A V G} = \frac{I_{P E A K} + I_{M I N}}{2}

峰值電流 I_peak 表示流經(jīng)電感器的最大電流，定義為：

方程式 3.

I_{P E A K} = \frac{V_{R E F +}}{R_{S E N S E}}

同樣，最小電流 I_min 表示流經(jīng)電感器的最小電流，定義為：

方程式 4.

I_{M I N} = \frac{V_{R E F -}}{R_{S E N S E}}

因此，要確定正確設(shè)置電感器電流所需的分流電阻器 R_SENSE，使用以下公式：

方程式 5.

R_{S E N S E} \leq \frac{{V_{R E F +} + V}_{R E F -}}{2 I_{A V G}} = \frac{1.23 V + 0.16 V}{2 \times 4.57 A} \leq 152 m Ω

在此設(shè)計(jì)中，所選的 R_SENSE 為 140mΩ。

峰值電感器電流的計(jì)算公式如下：

方程式 6.

I_{P E A K} = \frac{1.23 V}{140 m Ω} = 8.79 A

最小電感器電流的計(jì)算公式如下：

方程式 7.

I_{M I N} = \frac{0.16 V}{140 m Ω} = 1.14 A

平均電感器電流的計(jì)算公式如下：

方程式 8.

I_{A V G} = \frac{I_{P E A K} + I_{M I N}}{2} = \frac{8.79 A + 1.14 A}{2} = 4.965 A

在預(yù)充電期間，由于遲滯控制，F(xiàn)ET 的開關(guān)頻率隨著鏈路電容上的電壓從完全放電增加到完全預(yù)充電而隨時(shí)間變化。當(dāng)鏈路電容上的電壓達(dá)到其中點(diǎn)值 V_BAT/2時(shí)，會(huì)出現(xiàn)最大開關(guān)頻率 f_{SW_MAX_FET}。這種情況發(fā)生在總預(yù)充電時(shí)間的一半時(shí)。

TPSI31P1-Q1 的最小功率傳輸限制為 55mW。由于 FET 在預(yù)充電期間切換，因此在每個(gè)切換周期中，F(xiàn)ET 的總柵極電荷必須完全充電和放電。此最小功率傳輸限制了 TPSI31P1-Q1 可開關(guān) FET 的最大頻率。所選 FET 的總柵極電荷 Q_TOTAL 為 14nC。假設(shè) V_GS = 15V，為確保 FET 得到全面增強(qiáng)，最大開關(guān)頻率為：

方程式 9.

f_{S W M A X F E T} = \frac{P}{V_{G S} \times Q_{T O T A L}} = \frac{55 m W}{15 V \times 14 n C} = 261.9 k H z

基于最大開關(guān)頻率，可計(jì)算最小電感 L_MIN：

方程式 10.

L_{M I N} \geq \frac{800 V}{4 \times 261.9 k H z \times (8.79 A - 1.14 A)} \geq 100 μ H

對于該設(shè)計(jì)，選擇了 100μH 的電感器值。務(wù)必選擇可支持所需平均和峰值電流的電感器。較高的電感器和紋波電流值會(huì)降低開關(guān)頻率和功率要求。