詳細(xì)了解系統(tǒng)負(fù)載后再連接充電器

一般來說，電容性負(fù)載在轉(zhuǎn)換器的輸入端并不是一個(gè)問題，同時(shí)它會(huì)減緩上電，除非一個(gè)定時(shí)事件結(jié)束從而引起重置或進(jìn)一步加載。上電時(shí)轉(zhuǎn)換器輸出的電容性負(fù)載可能會(huì)帶來峰值功率要求，同時(shí)如果該轉(zhuǎn)換器具有軟啟動(dòng)特性，則這種負(fù)載可以降低。

脈沖負(fù)載會(huì)加給其他靜態(tài)負(fù)載，并且這種情況隨時(shí)可能發(fā)生，因此我們?cè)谶M(jìn)行無電池操作時(shí)應(yīng)該特別注意，要確定峰值負(fù)載不會(huì)超過可用充電器源電流。

圖 3 DC/DC 轉(zhuǎn)換器輸入電流與輸入電壓的關(guān)系：A)錯(cuò)誤的上電順序;B)正確的上電順序

源電流和系統(tǒng)負(fù)載電流對(duì)比

異步電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行時(shí)，定子三相繞組中通過的電流，稱為空載電流。絕大部分的空載電流用來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，稱為空載激磁電流，是空載電流的無功分量。還有很小一部分空載電流用于產(chǎn)生電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行時(shí)的各種功率損耗(如摩擦、通風(fēng)和鐵芯損耗等)，這一部分是空載電流的有功分量，因占的比例很小，可忽略不計(jì)。因此，空載電流可以認(rèn)為都是無功電流。

應(yīng)該考慮的對(duì)比共有兩種：靜態(tài) DC 對(duì)比和實(shí)時(shí)上電及運(yùn)行對(duì)比。DC 對(duì)比只在特定系統(tǒng)電壓下將系統(tǒng)負(fù)載電流與可用充電器源電流對(duì)比。圖 3 顯示了系統(tǒng)電壓變化時(shí)的總負(fù)載電流和可用充電器電流。上電初始，電阻性負(fù)載電流接近于可用充電器的短路電流。因此，設(shè)計(jì)人員或許想確保輸出電壓能夠充電至預(yù)充電區(qū)域。在預(yù)充電中，當(dāng) 1.8V 轉(zhuǎn)換器在 1.6V 開啟時(shí)，總電流會(huì)略微超過預(yù)充電電流。一種解決方案是在 VSYS = 1.8V 時(shí)開啟該轉(zhuǎn)換器，這樣負(fù)載電流就會(huì)下降，所圖 3b 所示。同樣地，3.3V 轉(zhuǎn)換器可在 2.8V 開啟。延遲開啟直至 VSYS 達(dá)到 3.1V,將會(huì)把加負(fù)載移動(dòng)到快速充電區(qū)域中，從而防止出現(xiàn)加載問題。既然已經(jīng)分析了靜態(tài)問題，最好是馬上進(jìn)行一次運(yùn)行測(cè)試。

實(shí)時(shí)運(yùn)行對(duì)比有助于理解負(fù)載瞬態(tài)時(shí)間，并確定峰值負(fù)載不會(huì)超過可用源電流。將系統(tǒng)負(fù)載連接至一個(gè)實(shí)驗(yàn)室電源就可以進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的測(cè)試。在回路中插入一個(gè) 100m Ohm 電阻，并設(shè)置電源電壓為 4.2V.如圖 4 所示連接示波器探針，以捕獲電壓和電流。使用單序列觸發(fā)器時(shí)，設(shè)置示波器到電壓波形，并開啟實(shí)驗(yàn)室電源。利用熱插拔，可重復(fù)該測(cè)試。通過電流觸發(fā)(剛好設(shè)定在充電器編程控制電流閾值以下)可實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行測(cè)試，同時(shí)以系統(tǒng)各種運(yùn)行模式來運(yùn)行系統(tǒng)。應(yīng)該在整個(gè)系統(tǒng)的 VSYS 運(yùn)行范圍中進(jìn)行這種測(cè)試。如果示波器得到觸發(fā)，則需檢查電流脈沖并確定負(fù)載是否過高。

圖 4 捕獲實(shí)時(shí)工作電流與電壓波形關(guān)系的設(shè)置

系統(tǒng)：可運(yùn)行、循環(huán)開/關(guān)或鎖閉(崩潰)

沒有電池時(shí)理想的運(yùn)行模式是可用充電器電流始終高于系統(tǒng)負(fù)載電流，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的運(yùn)行。在這種模式下，系統(tǒng)電容充電至調(diào)節(jié)電壓，快速充電電流逐漸減小至與系統(tǒng)負(fù)載電流相等。只要系統(tǒng)電流低于編程控制的快速充電電流，系統(tǒng)就會(huì)保持在這種穩(wěn)定的狀態(tài)模式下。如果負(fù)載電流超過了可用充電電流，則進(jìn)入循環(huán)或鎖閉狀態(tài)，這是由于 DC/DC 轉(zhuǎn)換器在低系統(tǒng)電壓下需要更高的電流。如果系統(tǒng)電壓下降使得轉(zhuǎn)換器關(guān)閉，則系統(tǒng)電壓會(huì)在下一個(gè)過電流負(fù)載以前恢復(fù)。這種循環(huán)模式一般被稱為打嗝模式。

無電池運(yùn)行或測(cè)試設(shè)計(jì)技巧

建立一個(gè)與表 1 相類似的表格，或繪制一幅如圖 3 所示的充電器電流曲線圖，以便定義系統(tǒng)的絕對(duì)最大負(fù)載邊界。在系統(tǒng)電壓范圍內(nèi)所有運(yùn)行模式下運(yùn)行系統(tǒng)，并定義可以開啟的系統(tǒng)，以及處于最大負(fù)載邊界以下的時(shí)間。最佳解決方案是只在充電器處在快速充電模式下時(shí)才開啟系統(tǒng)。絕不要讓負(fù)載大于有效最小快速充電功率(例如：表 1 中 3 瓦特的快速充電模式)。由于充電器輸出功率和系統(tǒng)負(fù)載功率均為 VSYS 的函數(shù)，因此您可以比較該功率或電流得出相同的結(jié)論。

因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該讓系統(tǒng)功率要求維持在最小充電器功率輸出以下，或者使峰值系統(tǒng)電流要求維持在編程控制充電器輸出電流以下，以此來保證連續(xù)的系統(tǒng)運(yùn)行。

總結(jié)

由于電池始終都可以用作任何可能出現(xiàn)的峰值負(fù)載的備用電源，因此利用適配器和電池驅(qū)動(dòng)電子產(chǎn)品十分簡(jiǎn)單。唯一的問題是，平均充電器電流大于平均負(fù)載電流，這樣電池便不會(huì)被放電了。如果需要無電池運(yùn)行，則需要特別注意負(fù)載電流不能超過充電器源電流。否則，系統(tǒng)電壓就可能會(huì)崩潰，并卡在低功率電流限制狀態(tài)。通常，短路和預(yù)充電模式會(huì)是出現(xiàn)問題的地方。避免在這些模式下滿負(fù)載運(yùn)行可以解決大多數(shù)問題。