Hi Leute,
für meinen Step Up Wandler habe ich eine Stromregelung mittels UC3842
realisiert.
Das Datenblatt findet ihr hier:
http://www.onsemi.com/pub/Collateral/UC3842B-D.PDF
Für Duty Cycles unter 50% funktioniert sie auch einwandfrei. Jetzt würde
ich sie gerne auf Duty Cycles über 50% erweitern. Im Datenblatt nimmt
man einen Emitterfolger dafür (MPS3904 + Rshunt). Die entsprechende
Erweiterung habe ich mal als Bild hinzugefügt.
Die Theorie habe ich mir schon angeguckt und die Variante gewählt, dass
die "künstliche" Rampe auf die Strommessung gelegt wird. Ferner weiß
ich, dass die Steigung der künstlichen Rampe größer gleich 0.5*m_2 sein
soll, wobei m_2 die Steigung des Stromes durch die Drossel ist, wenn der
Schalter geöffnet ist.
Ferner steht im Datenblatt geschrieben:
"The compensating ramp can be derived from the oscillator and can be
added to either the voltage feedback or current sense input"
Ich muss ganz ehrlich gestehen:
Ich weiß nicht, wie der Oszillator funktioniert. Ich habe aus dem
Datenblatt aus der Graphik die Werte für R_T und C_T gewählt, die mir
die gewünschte Schaltfrequenz geben. Da hört mein Wissen schon auf.
Zur Info:
V_In = 50 V
V_Out = 60 V
L = 1 mH
R_Last = 100 Ohm
Es wäre sehr nett, wenn mir jemand bei meinem Verständnisproblem bei der
Slope Compensation helfen könnte.
Danke und Gruß,
al3ko
Die Gründe für Slope Kompensation hast du richtig erkannt. In der
Theorie ist das richtig mit der Steigung des Drosselstromes, in der
Praxis ist meist weniger notwendig, aber kann man leicht versuchen.
Ob die Rampe auf den Stromsense oder Feddback gelegt wird ist völlig
egal, wird ja nur verglichen.
Die Amplitude des Oszilators ist bekannt (ich glaub 1,6V mit 1,2V
Offset), bzw egal bei Welcher Frequenz konstant. Du kennst die
Stromsteiheit, die Rampenamplitude. Durch den offset ist der Transistor
immer mit Biasstrom versorgt. Über den Emitterwiderstand und dem
Serienwiderstand(des Filters gegen Spiles) stellst du die AMplitude der
Rampe ein.
MFG
> Die Gründe für Slope Kompensation hast du richtig erkannt.
Ich aber nicht. Kannste mal erklären ?
Die Spannung an Ct stiegt während der Schalttransistor eingeschaltet
ist.
Da steigt auch der Strom durch die Drossel und damit der Spannungsabfall
am shunt.
Der Messwert, der vergleichen wird mit konstanten 1V, wird also nicht
"kompensiert" sondern im Gegenteil, je länger der Schalttransistor in
einem Puls an ist, um so mehr wird auf das Signal vom shunt
draufaddiert, es ist also bei länger dauernder Einschaltzeit weniger
Strom nötig um den PWM cycle abzubrechen.
Bloss was hilft es ?
Hi Fralla,
vielen Dank für deinen Beitrag.
Fralla schrieb:> Die Amplitude des Oszilators ist bekannt (ich glaub 1,6V mit 1,2V> Offset), bzw egal bei Welcher Frequenz konstant. Du kennst die> Stromsteiheit, die Rampenamplitude.
Mir ist das noch nicht so ganz klar. Wo kann ich nachlesen, wie der
Oszillator funktioniert? Ich sehe nur ein R_T und ein C_T und in der
Mitte wird abgegriffen.
Das sieht nach meinem Verständnis erstmal nach ner e-Funktion aus
anstatt einer Rampe. Mein Verständnisproblem muss also beim Oszillator
selbst liegen.
Könntest du da vielleicht noch mal ein paar Zeilen zu schreiben?
Dank dir!
Gruß,
al3ko
>Bloss was hilft es ?
Es hilft SHO (Subharmonische Oszilationen mit fsw/2) zu unterdrücken.
Diese treten ausschließlich bei regelung mit peak current mode control
und bei kontinuierlichem Strom auf (also beim typischen DICM Flyback
niemals).
Der Grund ist folgender: Im die Stromsteilheiten im der Drossel beim ein
und ausschalten sind fix vorgegeben. Die Frequenz ebenso. Der Strom
steigt mit einer fixen Rampe bis ein peakwert erreicht wird und
abgeschaltet wird. Nun fällt der Strom mit dieser fixen Rampe. Im
idealfall fällt der genau auf den Wert, bei dem eingeschaltet wurde.
Liegt aber eine noch so kleine Abweichung vor (sei es der Strom selbst
oder in der current sense Schaltung) tritt das Problem auf.
Nehmen wir an die Rampe startet von einem geringeren Wert also beim
vorigen Schaltzyklus (durch unumgängliche Kleinsignastärungen). Um auf
den peakstrom zu kommen muss länger eingeschaltet werden da die
stromsteilheit konstant ist. Nun ist das dutycycle hher und weniger Zeit
zum abauen des Stromes. Somit startet des nächste Zyklus von einem weit
höheren Wert. Der peakstrom wird schneller erreicht -> mehr Zeit für die
negative Stromrampe (abschalten). Der folgende zyklus beginnt bei
weniger Strom. Man sieht, das sich das ganze hochschaukelt und mit fsw/2
schwingt.
Das ganze passiert nur wenn die Auschaltrampe kürzer ist als die
einschaltrampe, also Dutycycle größer 50%. (Bei weniger Dutycycle
stabiliert sich der Wandler von selbst).
Das zumischen einer Ramp ist nicht anderes als Voltage Mode (auch direct
duycycle control) Regelung hinzuzumischen. Besser vorstellbar wenn die
Rampe vom Reglerwert(Stromsollwert) subtrahiert wird (bewirkt das
gleiche) Dadurch wird der Peakstrom umso früher erreicht je knapper die
Zeit in einer Schaltperiode wird. (Deshabl eine Rampe hinzumischen).
Somit ist die Zeit zum Abschalten länger und der Strom stabilisiert sich
wie wenn d<50%.
Das ganze ist eine Tatsache von peak current mode control. Nicht umsonst
haben moderne ICs eine Stromquelle im current sense Pin welche ohne
extraschaltung ein Rampe aufsetzten.
Die Rampe so nieder wie möglich (Stromsteigung) um nicht zuviel
schwingfähige Voltage-Mode Regelcharakteristik zu bekommen. Die Rampe
IMMER auf die höchste Eingangsspannung auslegen.
>Das sieht nach meinem Verständnis erstmal nach ner e-Funktion aus>anstatt einer Rampe.
Stimmt. Allerdings würde die e-Funktion 5V (referenz) erreichen. Bei
2,6V wird jedoch wieder entladen (lienar da Stromquelle von 8mA). Somit
nutzt man den unteren bereich der e-Funktion welche recht linear ist.
Für kompensationszwecke auch egal.
Die Spannungslevel der Rampe kenn ich weil ich den IC früher oft
verwendet hab, bin aber nicht sicher. Sieh trotzdem in den DB andere
hersteller nach (TI, ST, etc)
MFG Fralla
Hi Fralla,
vielen Dank. Zwei Fragen hätte ich dann aber noch:
Fralla schrieb:> Die Gründe für Slope Kompensation hast du richtig erkannt. In derTheorie > ist
das richtig mit der Steigung des Drosselstromes, in derPraxis ist > meist weniger
notwendig
(1) Wie macht man es denn in der Praxis?
(2) Meine Regelung SOLL für Duty Cycles <50% funktionieren. Allerdings
fahre ich den Step Up Wandler mit einem Netzteil manuell von 0V auf V_In
= 50V hoch. Das heiß, dass ich auch Duty Cycles >50% haben werde,
wodurch die Regelung nicht funktioniert. Stört mich persönlich nicht,
weil ich die Eingangsspannung eh manuell hochdrehe, bis ein Duty Cycle
<50% erreicht ist. Ich würde die Slope Compensation ohne Bedenken
einfach weglassen. Siehst du da irgendwelche Probleme?
Danke und Gruß,
al3ko
>(1) Wie macht man es denn in der Praxis?
In der Praxis ist die Amplitude der addierten Spannung meist etwas
kleiner. Man berechnet den Wert und reduziert dann sukzessive sie Rampe
und beobachtet ob der Strom stabil bleibt (also aufeinanderfolgende
Dreiecke gleich ausehen).
>Ich würde die Slope Compensation ohne Bedenken>einfach weglassen. Siehst du da irgendwelche Probleme?
Nein. Denn Fall hat man beim Startup oft, dass d>50% wird und der Strom
etwas instabil wird. Dabei greift der regler noch nicht wenn Softstart.
Aber auch wenn du mit Regelung die Einagngsspannung hochfaerst machen
die instabilitaeten nur hoheren Rippel am Ausgang.
Die Kompensation kannst du ohne Bedenken weggelassen werden, wenn du
sicherstellst, dass die Strommessung zuverlaessig funktioniert.
MFG Fralla
slope.png
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