Przetwornica i nietypowe zachowanie (na przemian tryb CCM i DCM)

U¿ytkownik "Dykus" snipped-for-privacy@SpAmY.wp.pl> napisa³ w wiadomo¶ci news:engoia$js8$ snipped-for-privacy@news.onet.pl...

(...)

w trybie CCM, w przetwornicy pr±dowej, po miniêciu magicznej warto¶ci wspó³czynnika wype³nienia wynosz±cej 50% ;) jest to naturalne zjawisko, a dochodzi do niego w³a¶nie przy zwiêkszaniu obci±¿enia lub zmniejszaniu napiêcia wej¶ciowego. ¦rodkiem zaradczym jest zmieszanie sygna³u pr±du z sygna³em o "odwrotnym" kszta³cie, np. z wewnêtrznego generatora UC3843. W notach aplikacyjnych s± dok³adne wskazówki jak dobraæ proporcje tych sygna³ów (oraz dok³adne wyja¶nienie, dlaczego tak siê dzieje - z grubsza chodzi o to, ¿e ró¿ne kszta³ty pr±du "pasuj±" do warunku regulacji). Niestety, to oszukañstwo pogarsza znacz±co zachowanie przetwornicy przy ma³ych obci±¿eniach (o ile taka praca jest planowana).

tak

z³a kompensacja pêtli albo problemy zak³óceniowe (np. przenikanie sterowania do generatora) mo¿e byæ tylko przyczyn± wskakiwania przetwornicy w du¿e wspó³czynniki wype³nienia z efektami jak na obrazku, ale nawet przy dobrej kompensacji przetwornica nie poradzi sobie z tym zjawiskiem. Przy sprzê¿eniu bez bariery zwykle nie ma problemów z pêtl± i nie ma sensu przy tym grzebaæ przed usuniêciem w³a¶ciwej przyczyny.

pozdrawiam entrop3r

Miał rację.

Sam z siebie nie szwankuje. Narysuj schemat.

Witam,

RoMan Mandziejewicz napisał(a):

Schemat (rysowany odręcznie) jest tutaj:

f = 100kHz, L1 = 120uH, przekładnia n = 2,1. Przetwornica miałaby dawać Vout = 5V i Iout = ~0,4A.

Dykus napisał(a):

Uwaga - przez pomyłkę na schemacie zamieniłem nóżki FB i COMP. W oryginalnym układzie jest to poprawnie, błąd jest na schemacie. Postaram się to poprawić w najbliższym czasie (teraz muszę wyjść)...

1. Za mała pojemność na nóżce Cs - tam powinien być kondensator 1 nF.
2. Za duża pojemność na Comp i przydałby się jakiś rezystor - obecnie masz piękny integrator.
3. Za duża rezystancja na bramce MOSFETa i brak diody Schottky na wyjściu układu (zaporowo między wyjście a GND).

Zadziwiająco czyste przebiegi udało Ci się uzyskać. Jaki rezystor (wykonanie a nie wartość) zastosowałeś w źródle MOSFETa?

U¿ytkownik "RoMan Mandziejewicz" snipped-for-privacy@pik-net.pl napisa³ w wiadomo¶ci news: snipped-for-privacy@pik-net.pl...

Z czysto¶ci tych przebiegów wynika, ¿e Kolega jakim¶ cudem ustrzeg³ siê problemów zak³óceniowych, natomiast lekkomy¶lne 100nF do COMP spowodowa³o wprowadzenie dominuj±cego bieguna ~0.2Hz, co zapewnia jak± tak± stabilno¶æ, szczególnie, ¿e ten uk³ad (pod obci±¿eniem oczywi¶cie) ma jeszcze tylko jeden biegun, pi razy drzwi powy¿ej 100Hz.

Podstawow± kwesti± jest, ¿e w takim uk³adzie jak na rysunku _nie_da_siê_ zagwarantowaæ stabilnej pracy ze wsp. wype³nienia powy¿ej 50% (oczywi¶cie czasem udaje siê j± uzyskaæ, im lepszy uk³ad, tym d³u¿ej). Taka jest po prostu natura regulacji pr±du szczytowego. W ró¿nistych dokumentacjach problem jest bardzo ³adnie wyja¶niony i dla niedowiarków jest wyrysowane, jak drobne zak³ócenie pr±du rozbudowuje siê a¿ do niestabilno¶ci, a sterownik nie jest w stanie go wygasiæ. Jest te¿ opisane, jak, dodaj±c do przebiegu pr±du pi³ê o odpowiednim nachyleniu, mo¿na tego efektu unikn±æ.

pozdrawiam entrop3r

Ale tutaj wypełnienie niewiele przekracza 50% i układ nie wchodzi w głęboką pracę w trybie CCM, gdzie za małe nachylenie sygnału z czujnika prądu powoduje niestabilność. Zadziwiające są dla mnie te dodatkowe przerzuty na szczycie - błąd w samej strukturze układu? Problem z nieoczekiwanymi zadziałaniami przerzutnika występuje bodaj w TL497 (a może w 78S40?), gdzie wręcz zalecane jest blokowanie wejścia FB na czas działania klucza - ale to jest układ PFM z zasady pracujący niestabilnie.

Oj, nawet w PDFie UC3842-5 jest pokazana kompensacja napięciem pobieranym z kondensatora generatora.

U¿ytkownik "RoMan Mandziejewicz" snipped-for-privacy@pik-net.pl napisa³ w wiadomo¶ci news: snipped-for-privacy@pik-net.pl...

Masz na my¶li te krótkie impulsy za w³a¶ciwymi ? Na tym oscylogramie jest chyba zmieniona podstawa czasu (mie¶ci siê 5 pe³nych okresów generatora) i to mi wygl±da w³a¶nie na klasyczny przypadek "wypadniêcia" z prawid³owej pracy - jeden okres z max. wype³nieniem, potem czas martwy, a potem drugi impuls z wype³nieniem takim, jak wychodzi z warto¶ci szczytowej pr±du, potem czas na opadniêcie pr±du i od nowa. Zauwa¿, ¿e warto¶æ ¶rednia pr±du per saldo jest taka, jak przy wype³nieniu troszkê wiêkszym ni¿ 50%. Jest to prawid³owy stan stabilny, pêtla napiêciowa nawet "nie wie", ¿e co¶ jest nie tak (max. poziom pr±du jest równy w ka¿dym impulsie), a sterownik nie ma ¿adnych szans z tego wyj¶æ.

pozdrawiam entrop3r

Witam,

RoMan Mandziejewicz napisał(a):

Dobierałem na podstawie noty jednego ze sterowników Maxima o identycznym działaniu. Tam pisali, by stała czasowa tego filtru wynosiła ok. 60ns (tyle wynosi niby czas zadziałania tego ograniczenia prądu). Szpilek żadnych po filtrze nie widzę, choć wiem, że przy liniowym narastaniu prądu i przewymiarowanych nieco elementach można tam dać większą stała czasową. W każdym razie zmieniłem - teraz mam 1k i 1nF. Przebiegi:

Ok, dodałem równolegle rezystor 100k, co dla DC przy rezystancji: R1 = 5k, daje wzmocnienie ok. 20 razy.

Tak, wiem. Na przebiegu prądu widać oscylacje i swego czasu chciałem się ich pozbyć, próbowałem więc m.in. zwiększyć wartość rezystora w bramce z (chyba) 3.3 Ohma na 47 Ohm, ale na oscylacje zupełnie to nie wpłynęło. A jako, że dostęp do tego rezystora mam utrudniony (a do tego jest to SMD), więc tak zostało. :) Co istotne, teraz zauważyłem, że owy rezystor mam zwarty. :) Ale już polutowałem i mam obecnie tam 3.3 Ohma (tych mam dużo pod ręką:). W przyszłości może podniosę do 4.7 Ohma, zobaczę co i jak wpływa...

Z takim rozwiązaniem się chyba nie spotkałem (przynajmniej nie pamiętam). W jakim celu ta dioda? Na oscyloskopie nie widzę tam żadnych impulsów, które mogłaby zewrzeć. A, docelowo na wyjściu będzie dioda Zenera 5.6V większej mocy.

:) Nie aż takie czyste - przy przełączaniu na przebiegu prądu mam spore szpilki, a do tego oscylacje, których amplituda obwiedni znacząco się zmniejsza gdy dotknę palcem drenu MOSFETa (reszta przebiegów także się polepsza). Do tego na drenie mam oscylacje:

Obecnie 3 rezystory 3.3 Ohma SMD 0805 (równolegle). Mocy dopuszczalnej lepiej nie liczyć... ;) Docelowo będzie coś większej mocy, też bezindukcyjne.

Po tych zabiegach przetwornica nadal zachowuje się tak, jak się zachowywała. Tu można pobrać filmiki z pracy przetwornicy przy niskim i wysokim napięciu wejściowym (format QuickTime):

Witam,

entroper napisał(a):

Dlaczego lekkomyślne? :) Za bardzo na dynamice mi nie zależy. Obciążenie będzie rezystancyjne, stałe, byle tylko przetwornica dostatecznie szybko reagowała na zmiany Uwe (też w przybliżeniu stabilne, bez większych skokowych zmian).

Skąd się bierze ten pierwszy biegun ~0.2Hz? Drugi jak się domyślam wynika z połączenia owego 100nF (COMP) i dzielnika napięcia wyjściowego (R1, R2). Czy te ~0.2Hz to za sprawą tych kondensatorów filtrujących (2x22uF) na wyjściu przetwornicy?

Czyli jak rozumiem, jedyne pewne rozwiązanie problemu to zastosowanie układu, którego maksymalny współczynnik wypełnienia wynosi 50% (np. inna odmiana tego scalaka)?

Dziękuję za te namiary (w sumie z poprzedniego Twojego postu). Co dziwne, studiowałem nieco dokumentację, ale nie wiem dlaczego to pomijałem. Być może ze względu na nagłówek "Design Considerations" i tekst o blokowaniu zasilania kondensatorami w pierwszych linijkach... :)

Czy wówczas w praktyce problem rzeczywiście znika, czy jednak czasami może się jeszcze zdarzyć, że układ wejdzie w ten "dziwny" stan?

Czy w tym "dziwnym" stanie pogarszają się znacząco parametry (np. dynamiczne) takiej przetwornicy? Wiem, że napięcie wyjściowe wygląda nadal na stabilne, a co np. z odpowiedzią układu (wiem, że wcześniej pisałem, że na dynamice mi nie zależy, ale chciałbym się dowiedzieć:)? Jak zrobię jakieś kluczowane obciążenie to potestuję, ale zapewne posiadacie większe doświadczenie w tym zakresie.

Witam,

entroper napisał(a):

Zgadza się, na tym pojedynczym zdjęciu (x4.jpg) jest 5 okresów (zmieniona podstawa czasu w stosunku do tej serii zdjęć).

Na tej serii zdjęć (calosc.jpg), na wszystkich zdjęciach (w serii) są po

Witam,

Dykus napisał(a):

Wymyśliłem, że te szpilki to prądy przeładowania MOSFETa, jako, że pomiar prądu dokonuje na rezystorze w źródle...

Niestety, gdy próbuję mierzyć prąd drenu na odatkowy rezystor 0.1 Ohm włączony właśnie w dren MOSFETa to te szpilki też są (nawet jeszcze większe), ale pojawia się sporo zakłóceń (syfu). Pewnie dlatego, że wpinam np. do drenu masę sondy, oscyloskopu, itd. Do tego pole, które indukuje w sondzie zakłócające sygnały. Zwykle do pomiaru prądu używam sond oporowych, przylutowanych bardzo krótko do rezystora pomiarowego...

Jako, że przydałaby się tutaj sonda różnicowa, więc mam dodatkowe pytanie: czy jest sens budowania wzmacniacza pomiarowego (przyrządowego) np. na 3, 2, 1 wzmacniaczu operacyjnym typu TL081 (lub podobne), o wzmocnieniu 1 (to nadrobię oscyloskopem) do pomiaru prądu w dowolnych punktach układu na rezystorze np. 0.1 Ohma? Pasmo wzmacniaczy to kilka MHz, SR (8V/us) nie powinien tutaj być istotny (wg moich szacunkowych obliczeń), zasilanie może być zewnętrzne, symetryczne. Tylko przy 3 wzmaczniaczch pasmo mocno zmaleje, ale za to CMRR będzie duży (może szybsze wzmacniacze?). Oglądałem też i dobrym rozwiązaniem wydaje się być wzmacniacz wideo, np. uA733 - tani ;), pasmo duże, SR dobry, nawet CMRR nie najgorszy (dla

Fabryczne sondy różnicowe są dla mnie zbyt drogie... :(

Dlatego też rezystor pomiarowy włącza się między + zasilania a resztę układu. I wtedy masa sondy na + zasilania (pomiętaj o odwróconej polaryzacji sygnału).

I jeszcze sprawdzic czy mada ukladu nie jest podlaczona do zerowania w gniazdku. Bo w oscyloskopie to popularne :-)

J.

U¿ytkownik "Dykus" snipped-for-privacy@SpAmY.wp.pl> napisa³ w wiadomo¶ci news:enjm3k$u2d$ snipped-for-privacy@news.onet.pl...

dlatego, ¿e kondensator o takiej warto¶ci, przy nie ograniczonym z zewn±trz wzmocnieniu wzmacniacza b³êdu daje biegun przy ok. 0.2Hz, a to raczej dobrej dynamiki nie zapewni.

Pêtla pr±dowa zareaguje na zmiany Uwe praktycznie z impulsu na impuls, co zmieni wspó³czynnik wype³nienia, ale bêdzie to regulacja bardzo "zgrubna" - natomiast prawid³owe napiêcie wyj¶ciowe bêdzie siê, przez te 100nF, stabilizowaæ raczej wolno.

ze 100nF przy COMP. Drugi biegun pochodzi od obci±¿enia (przesuwa siê ze zmian± obci±¿enia). Generalnie, przy pobieraniu sygna³u z wyj¶cia przez dzielnik R przetwornica tego typu wymaga jedynie prostej kompensacji rezystorem zamiast tego 100nF. Za to przej¶cie na sprzê¿enie przez transoptor to ju¿ bêdzie zupe³nie inna sprawa, tak prost± metod± siê ju¿ kompensacji nie zrobi, i wyt³umaczyæ prosto te¿ siê ju¿ nie da :).

Jedyne mo¿e nie, ale za to bardzo skuteczne. Oczywi¶cie, nale¿y przeprojektowaæ transformator tak, by w ca³ym po¿±danym zakresie pracy wspó³czynnik wype³nienia nie musia³ przekroczyæ 50%.

Przy odpowiednim dobraniu elementów problem rzeczywi¶cie znika. Z tym ograniczeniem, ¿e idealna korekcja jest mo¿liwa tylko dla jednego konkretnego nachylenia opadaj±cej czê¶ci pr±du (na oscyloskopie jest to ta niewidoczna czê¶æ), czyli dla jednego napiêcia wyj¶ciowego i konkretnego transformatora. W praktyce (o czym w notach ani s³owa) dochodzi jeszcze ograniczenie minimalnego obci±¿enia, gdy¿ poni¿ej pewnego obci±¿enia przetwornica zaczyna pracowaæ w trybie ni to pr±dowym ni to napiêciowym (bo ca³y czas dostaje sygna³ korekcyjny jako "fa³szywy" sygna³ pr±du). W tym obszarze przetwornica jest troszkê nieprzewidywalna :).

W tym "dziwnym" stanie zmienia siê wiele parametrów przetwornicy, w tym wszystkich zale¿nych od czêstotliwo¶ci - zauwa¿, ¿e z pewnym przybli¿eniem mo¿na uznaæ, ¿e przetwornica (i trafo!) pracuj± na 2 razy mniejszej czêstotliwo¶ci. Zwykle skutkiem jest zmniejszenie obci±¿alno¶ci (w tym wypadniêcie ze stabilizacji), wzrost têtnieñ i czêsto efekty akustyczne :) No i ta przypadkowo¶æ - raz przetwornica w to wpadnie, raz nie - mo¿e siê to np. ci±gle zdarzaæ przy starcie albo pó³ godziny po w³±czeniu, przy jakich¶ zaburzeniach napiêcia, gdy wspó³czynnik wype³nienia przekroczy 50% tylko na chwilê. Ba, czasem przy niektórych nieliniowych obci±¿eniach siê mo¿e tak wrednie zdarzyæ, ¿e przetwornica nie wyjdzie z tego stanu mimo, ¿e mog³aby pracowaæ "normalnie". Ze tych wzglêdów nikt nie dopuszcza takiej pracy (ja te¿ nie) a wiêc i wyników testów te¿ nie ma, ale mo¿esz byæ pierwszy :).

pozdrawiam entrop3r

U¿ytkownik "Dykus" snipped-for-privacy@SpAmY.wp.pl> napisa³ w wiadomo¶ci news:enjl42$qfr$ snipped-for-privacy@news.onet.pl...

Jest dobrze, nawet trochê za du¿a sta³a czasowa. Gdyby ta pocz±tkowa szpilka myli³a kontroler, nie tak wygl±da³yby przebiegi :)

(...)

Te pierwsze to s³abo¶æ techniczna transformatora :), te drugie to tylko dzwonienie wisz±cego w powietrzu uzwojenia pierwotnego w fazie "bez pr±du". W CCM tej fazy w ogóle nie ma.

pozdrawiam entrop3r

Witam,

Dziękuję wszystkim za odpowiedzi.

Wiem, wiem, trochę późno...