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

Witam,

Układ przetwornicy: klasyczna transformatorowa typu flyback, sterownik UC3843A, sprzężenie zwrotne przez potencjometr (brak izolacji), jako klucz - MOSFET, czujnik prądu - rezystor 1.1 Ohm, przekładnia transformatora n=2.1, Uwe=9..15V (tak była obliczana), Uwy=5V. Uzwojenia nawinięte z dość dużym rozmachem. :)

formatting link
żej seria zdjeć z ekranu oscyloskopu, dwa okresy napięcia Ugs i prądu Id przy różnych wartościach rezytora obciążającego - im bardziej "w dół" tym większe obciążenie (mniejsza rezystancja). Dwa okresy są na całej szerokości ekranu - w połowie ekranu kończy się jeden i zaczyna drugi okres. Uwe = 9V, Uwy = 5V, Iwy = 5..600mA (w przybliżeniu).

Przebiegi:

  1. górny - Ugs, 5 V/dz
  2. dolny - Id, 186 mA/dz (~200 mA/dz)

Pierwsze 3 rysunki (od góry) - wszystko jasne. Rysunek 4 - tu dzieje się dziwna (dla mnie:) rzecz - w jednym okresie współczynnik wypełnienia zwiększa się, a w drugim zmniejsza (i tak na przemian), przez co w jednym okresie prąd narasta od zera, w drugim nie (na przemian tryb CCM i DCM). Dopiero przy największym obciążeniu w obu okresach prąd nie narasta od zera (rysunek 6, na samym dole). Tak się dzieje przy Uwe =

9V. Przy Uwe większym (np. Uwe = 12V) wszystko "jest normalne", tzn. oba "trójkąty" z rysunku 3 idą w górę, a współczynnik wypełnienia już nie zmienia się (jest ~50%). W obu przypadkach Uwy jest stałe równe założonemu 5V.

Dodatkowo dorzucam jeszcze jedno zdjęcie przy pięciu okresach na ekranie:

formatting link
Dlaczego tak się to zachowuje? Myślę, że nie są tu istotne wartości elementów. Chodzi mi raczej o samą ideę - dlaczego przy Uwe=9V jest "źle", a przy Uwe=12V już "dobrze".

Czy zapobiec może temu sterownik z ograniczeniem max. współczynnika wypełnienia do 50%?

Próbowałem sztucznie (tzn. poprzez dobór R i C w generatorze) zwiększać czas matrwy by ograniczyć współczynnik wypełnienia i jakieś to rezultaty daje, ale wg mnie nie do końca to jest to...

Szukałem informacji na ten temat, ale gdzieś tylko znalazłem post, że ktoś miał podobny przypadek i że problemem jest tu kompensacja obwodu sprzężenia zwrotnego. W sumie też wydaje mi się, że to sterownik szwankuje niepotrzebnie zmieniając współczynnik wypełnienia. :)

Reply to
Dykus
Loading thread data ...
[...]

Miał rację.

Sam z siebie nie szwankuje. Narysuj schemat.

Reply to
RoMan Mandziejewicz

Witam,

RoMan Mandziejewicz napisał(a):

Schemat (rysowany odręcznie) jest tutaj:

formatting link
Póki co układ jest w fazie testów (więc wartości niektórych elementów będą bardziej optymalizowane:). Kondensatory 'Low ESR', "krytyczne" rezystory są SMD. Napięcie wyjściowe jest poprowadzone do potencjometru (R1,R2) za pomocą skręconej pary przewodów ~7cm (co starałem się zaznaczyć na schemacie). Potencjometr znajduje się przy układzie. Nie sądzę, aby to było powodem, więc nic z tym połączeniem nie robiłem. Docelowo będzie separacja galwaniczna. Docelowo chciałem też równolegle do R2 dołożyć jeszcze kondensator filtrujący...

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

Reply to
Dykus

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)...

Reply to
Dykus

  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?

Reply to
RoMan Mandziejewicz
[...]

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.

[...]
Reply to
RoMan Mandziejewicz

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:

formatting link

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:

formatting link

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):

formatting link

Reply to
Dykus

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.

Reply to
Dykus

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

2 okresy na ekranie.
Reply to
Dykus

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

5MHz jest 50dB), tylko słabe parametry statyczne, w szczególność bardzo małe maksymalne napięcie wspólne (6V).

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

Reply to
Dykus
[...]

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

[...]
Reply to
RoMan Mandziejewicz

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

J.

Reply to
J.F.

Witam,

Dziękuję wszystkim za odpowiedzi.

Wiem, wiem, trochę późno...

Reply to
Dykus

ElectronDepot website is not affiliated with any of the manufacturers or service providers discussed here. All logos and trade names are the property of their respective owners.