Analiza charakterystyk pętli przetwornicy forward z filtrem LC i transoptorem

Mon Jul 02, 2007 6:34 pm   

Witam,

Mam dwa krótkie pytania:

1. Czy w przetwornicy forward, przy analizie charakterystyk pętli
uwzględnia się wyjściowy filtr LC? Ja już sam nie wiem - w dwóch
przykładach widziałem, że to w ogóle pominięto, w innym zaś na
charakterystyce uwzględniono filtr wyjściowy... Jak to w końcu jest? A może
w trybie prądowym się pomija, a w napięciowym nie?

2. Przy analizie pętli z transoptorem, pod uwagę bierze się CTR dla prądu
stałego (np. 50..100%)? Znów, w opisach jest to pomijane (np. CTR=1 [A/A] i
tyle), a w końcu pętlę analizujemy dla AC (choć nie do końca).
Robiłem próbę i dla transoptora z CTR=100% (CTY-17) dla DC dołożyłem
składową AC (podłączyłem generator przez kondensator) do If (prąd diody) i
wyszło, że dla AC: Ic/If=350 [A/A] (dla małych f)! Przy okazji ujawnił się
kolejny biegun... Co więc należy brać pod uwagę? A może coś źle mierzyłem?
Gdy zmieniam napięcie wyjściowe przetwornicy i mierzę napięcia w pętli to
jak byk "działa" CTR dla DC (czyli owe 100%, które i tak nie jest stałe,
ale skoro ch-yka dla AC to może i CTR dla AC należało by wziąć?

Proszę o pomoc, bo już jestem bliski płaczu. Za nic nie potrafię
ustabilizować forwarda przy małych obciążeniach na własnoręcznie wykonanym
transoptorze (dioda+fototranzystor) z diodą Zenera na wtórnej. Choć bym nie
wiadomo jak kombinował - zawsze bydle generuje...


--
Pozdrawiam,
Dykus.

Mon Jul 02, 2007 7:56 pm   

Hello Dykus,

Monday, July 2, 2007, 7:34:39 PM, you wrote:


[...]


Nie da się ustabilizować całkowicie przetwornicy bez pogorszenia
parametrów dynamicznych. Zastosu wstępne obciążenie rezystorem, żeby
ograniczyć zakres zmian prądu obciązenia.

--
Best regards,
RoMan mailto:roman@pik-net.pl

Mon Jul 02, 2007 8:19 pm   

Użytkownik "Dykus" <dykus.grupy@SpAmYwp.pl> napisał w wiadomości
news:f6bcv5$rqu$1@news.onet.pl...


dokładnie tak


Zasadniczo pracuje się na niewielkiej składowej AC, więc CTR bierze się dla
DC. Oczywiście to DC należy własnoręcznie zapewnić.


Trochę sam sobie podpowiedziałeś - transoptor dodaje Ci biegun, który zwykle
jest dość nisko (pojedyncze kHz) - może być, że taka samoróbka ma nawet niżej.
Biegun ten przesuwa się z punktem pracy - im mniejszy prąd tym gorzej. Przy
małych obciążeniach w trybie prądowym wchodzą też problemy zakłóceniowe -
wcale nie jest powiedziane, że borykasz się z klasyczną niestabilnością pętli.
Niestety przy wielobiegunowym układzie "zdalnie" wiele więcej się nie da
pomóc - pewną weryfikacją źródła problemów może być ustawienie jednego bieguna
dominującego, bardzo nisko (co najmniej dekadę niżej od innych spodziewanych -
pod warunkiem, że nie są one zgrupowane). W niektórych przypadkach, przy
pewnej dozie szczęścia można też trafić "w ciemno" zerem w przeszkadzający
biegun :)

entrop3r

Tue Jul 03, 2007 11:45 am   

Witam,

Dnia 2.07.07 (poniedziałek), 'RoMan Mandziejewicz' napisał(a):


A niech i odpowiedź impulsowa będzie trwała 10 sekund... Chciałbym choć
raz zobaczyć ten układ działający stabilnie w pełnym zakresie Uwe i Iwy.
Przynajmniej bym wiedział, że się da i wyciągnął jakieś wnioski...



Przetwornica ma dawać max. 200mA, ale dopiero przy ~50mA jest stablina!
Obecnie mam wstępne obciążenie tylko 5mA (czyli razem 55mA). Im większe
napięcie wejściowe tym gorzej...

Domyślam się, że to wina tego transoptora - samoróbki, bo na fabrycznym
było o niebo lepiej... :)


--
Pozdrawiam,
Dykus.

Tue Jul 03, 2007 11:45 am   

Witam,

Dnia 2.07.07 (poniedziałek), 'entroper' napisał(a):


Niestety, w tym przypadku to raczej klasyczna niestabilność - na wyjściu
mam sporą składową AC kilka kHz, jak dołożę w sprzężeniu kondensatory rzędu
10uF to częstotliwość spada do kilkudziesięciu Hz (oczywiste)...



Czuję, że u mnie problem jest właśnie w obliczeniach. Coś liczę, analizuję,
dostaję ładne marginesy amplitudy i fazy, a układ i tak się wzbudza.
Najlepiej by było podłączyć jakiś analizator sieci do tego. :)

A czy gdybym Cię poprosił, dałbyś radę policzyć wzmocnienie dla DC
control-to-output przetwornicy forward? Nie chodzi mi o wzory, bo to może
być jakaś tam tajemnica, mogę podać wszelakie potrzebne dane. Tylko jeden
konkretny przykład. Z analiz w Internecie mam nieco różniące się wyniki,
choć wiem, że to i tak wielkiego wpływu mieć nie będzie, bo to wzmocnienie
jest małe i większe będzie w pętli sprzężenia zwrotnego. Ale tak dla
pewności. W każdym razie zapytać nie zaszkodzi. :)



Po dwóch dniach spędzonych nad tym układem, na to szczęście przestałem już
liczyć... ;)

Pytanie dodatkowe: czy gdy forward przechodzi w DCM to wiele się zmienia w
pętli (wzmocnienie dla DC, ewentualnie jakieś dodatkowe bieguny)? Bo
analizy to najczęściej spotyka się dla CCM...


--
Pozdrawiam,
Dykus.

Tue Jul 03, 2007 1:10 pm   

Użytkownik "Dykus" <dykus.grupy@SpAmYwp.pl> napisał w wiadomości
news:f6d9cn$8ut$1@news.onet.pl...


No to wszystko się zgadza - zmniejszanie obciążenia powoduje przesuwanie się
bieguna obciążenia w stronę niższych f. Zwiększenie napięcia wejściowego
powoduje wzrost wzmocnienia. Obydwie sytuacje mogą spowodować niestabilność,
jeśli margines fazy przy działaniu stabilnym jest mały.

e.

Tue Jul 03, 2007 1:30 pm   

Użytkownik "Dykus" <dykus.grupy@SpAmYwp.pl> napisał w wiadomości
news:f6d9cs$8vb$1@news.onet.pl...


jak to kondensatorY ? Ma być jeden dominujący biegun, inaczej nigdy tego nie
wystabilizujesz
Ewentualnie metoda bezkondenastorowa - ograniczaj wzmocnienie pętli. Wtedy
MUSI się uspokoić (ale będzie tragicznie stabilizować). Jeśli to się nie uda,
to albo masz problemy zakłóceniowe, albo nie masz możliwości ograniczyć
wzmocnienia (wzmacniacz błędu najmniej ma 1 - teoria tego nie uwzględnia !!) -
wtedy może pomóc (tymczasowo) tłumik rezystorowy gdzieś w pętli.


patrz wyżej.


Policzyć mogę, ale zasadniczo będzie ono niewielkie (kilka - kilkanaście) - tu
nie kryje się nic nie do opanowania. Zobacz jeszcze mój post wyżej.


nie :)

entrop3r

Wed Jul 04, 2007 8:02 pm   

Witam,

Dnia 3.07.07 (wtorek), 'entroper' napisał(a):


A, źle powiedziałem. Wtedy był faktycznie tylko jeden kondendator przy
wzmacniaczu (integrator).



I tak też jest. Na samych rezystorach, przy najmniejszych obciążeniach
(~5mA) i wzmocnieniu takim, że stablizacja jest na poziomie 3%, napięcie
wyjściowe ma składową AC spowodowaną w zasadzie tylko doładowaniem
kondensatorów na wyjściu - nie w każdym okresie jest przekazywana energia
poprzez trafo (narastanie prądu). Jak sądzę, spowodowane jest to (bardzo
dużymi) szpilkami w przebiegu prądu (które nawet ciężko odfiltrować). Czy
jest to normalny objaw w trybie prądowym (wydaje mi się, że nie do końca)?
Nieco pomaga "slope compensation"...
Oto "screenshot":
http://dykus.republika.pl/grupa3/oscyl.jpg

Tylko co dalej? Coś z tym zrobić, czy tak zostawić?
W zasadzie wszystko działa, czas odpowiedzi impulsowej jest dobry (<400us),
troszkę duże przeregulowania (~200mV), ale to się da nadrobić
kondensatorami. Porządnie to pewnie nie jest, a i nie wiem, czy z przypadku
nie działa. No i stabilizacja troszkę cieńkawa - wymaga większego
wzmocnienia... :/

Wykonany przeze mnie transoptor ma biegun przy ~2kHz i to pewnie on określa
ch-ykę sprzężenia (pytanie na ile jest on powtarzalny.... Warunki pomiaru
były takie w jakich teraz pracuje, przy czym wcześniej mi wyszło, że dla AC
ma wzmocnienie 350 [A/A] (pomiar opisywałem w pierwszym poście), a tu
zakładam CTR=1...

Dla formalności:
http://dykus.republika.pl/grupa3/forward.png
Istotna jest tu właściwie tylko pętla. Nie wszystkie elementy muszą być
użyte (obecnie tylko R4 i R9) i wartości też są przykładowe (ale na takich
m.in. próbowałem).

Co w takim razie z obliczeniami? Dlaczego nie zawsze działają? :)


--
Pozdrawiam,
Dykus.

Thu Jul 05, 2007 2:41 pm   

Użytkownik "Dykus" <dykus.grupy@SpAmYwp.pl> napisał w wiadomości
news:f6gqr8$874$1@news.onet.pl...


Coś tu bardzo nie gra na tym oscylogramie. Jak rozumiem, występuje co 8-my
impuls PWM (okres osylatora jest taki jak te małe odstępy) ? To oznacza bardzo
ograniczone pasmo pętli przy małych obciążeniach lub jakieś problemy
zakłóceniowe (w tym na pętli prądu) lub z nieliniowościami - w każdym razie
uzyskałeś klasyczną pracę grupową. Czasem się to zdarza, chociaż raczej nie w
takiej skali i nie jest to za dobre. Stąd też i te tętnienia na wyjściu (za
rzadkie doładowanie) - aha, nie da się ich zmniejszyć większym kondensatorem.
Uważam, że musisz zwalczyć najpierw to zjawisko - zwykle do końca się nie da,
ale dobrą sytuacją będzie brak jednego impulsu prądu na kilka, impulsy o
nierównej amplitudzie i dużo mniejsze (tzw. praca chaotyczna).
Co do schematu - możesz zmniejszyć R10 (np. do 2k) - trochę polepszysz pasmo.
Nie analizowałem nigdy dokładnie sterowania transoptora samą zenerką, ale
wydaje mi się, że jest to układ również dość powolny (stosowany jest w
TopSwitchach, które pracują właśnie grupowo, a poza nimi chyba sporadycznie),
a na pewno ma malutkie wzmocnienie (wymuszasz wielkosygnałową pracę
transoptora i pracę wzmacniacza błędu w kontrolerze z dużym wzmocnieniem).

pozdrawiam
entrop3r

Mon Jul 09, 2007 11:03 am   

Witam,

Dnia 5.07.07 (czwartek), 'entroper' napisał(a):


Zgadza się. Wcześniej miałem np. 3 impulsy ładujące pod rząd, a później 6
"pustych"... Podejrzewałem, że przyczyną może być mała amplituda prądu
(bardzo słabe obciążenie), ale teraz widzę, że da się tego uniknąć...



Wtedy w pętli był jedynie transoptor (ze swoim biegunem) oraz rezystory.
Stąd przy bardzo małym obciążeniu zapewne to wąskie pasmo (obciążenie
wnosiło biegun przy kilku Hz)...

Tak czy inaczej - poprawiłem konstrukcję (całość SMD, miniaturyzacja) i
rzeczywiście zaczyna się to zachowywać bardziej przyzwoicie. Co prawda w
pewnych warunkach nadal mam niestabilności, ale wreszcie mogę coś podziałać
w pętli. Wielkie dzięki!



A mojej analizy wynika, że wynosi ono kilkanaście (CTR*R10/R2). Resztę
trzeba nadrabiać wzmacniaczem.


Jeszcze mam dwa pytania:

Jakie są dobre/typowe czasy odpowiedzi impulsowej takich przetwornic
(12V->5V, 1W)? Jak duże mogą być przeregulowania?
Oglądałem parametry przetwornic fabrycznych, ale nie widziałem tego typu
parametrów, nie mam też żadnej takiej przetwornicy pod ręką (a drogie to
to). Pytam tylko dla własnej ciekawości, nie będę robił konkurencji np.
Traco Power. ;)

Czy są jakieś dostępne kontrolery PWM pracujące od kilku V do
forward/flyback/step-up (coś jak UC384x), które pozwalają na dokładną
kontrolę prądu szczytowego?
Rozwiązanie z dodatkowym rezystorem z Vref do CS przy UC384x nie działa
najlepiej - tzn. ogranicza prawidłowo, ale przy okazji zmienia się napięcie
wyjściowe i trzeba wiele rzeczy "poprawiać"...
Szukałem, ale na nic takiego nie natrafiłem. :(


--
Pozdrawiam,
Dykus.

Mon Jul 09, 2007 6:03 pm   

Użytkownik "Dykus" <dykus.grupy@SpAmYwp.pl> napisał w wiadomości
news:f6t165$7va$1@news.onet.pl...


Górną praktyczną granicą pasma jest ok. 1/3 fs, ale w typowych przypadkach z
transoptorami są to co najwyżej pojedyncze kHz (małosygnałowo). Teoretycznie
da się więcej, ale kto zaryzykuje parowanie zer z biegunami, które się mogą
przesuwać ? Jeśli pasmo jest niezbędne, stosuje się izolowany preregulator i
nieizolowane step-downy. Wielkosygnałowo jest tylko gorzej, bo dochodzą limity
stopnia mocy, jak np. dI/dt. A dlaczego producenci się nie chwalą - bo bardzo
często nie ma czym Dotyczy to i Traco Power :)


Każdy kontroler prądowy bardzo precyzyjnie limituje prąd . Problem w tym, że
w typowych kontrolerach limitu tego nie da się ustawić z zewnątrz i zresztą
nie miałoby to sensu, bo offset pomiędzy wyjściem wzm. błędu a komparatorem
PWM ma duże rozrzuty. Przy pracy w pętli napięciowej to nie problem - pętla
kompensuje (dla danego prądu szczytowego napięcie wyjściowe wzm. błędu może
mieć rozrzuty nawet po 50%). Jeśli potrzebujesz limitować prąd tylko dla
jakiegoś eksperymentu, możesz wymusić z zewnątrz napięcie na pinie COMP i
doświadczalnie ustalić (oczywiście dla konkretnego egzemplarza kontrolera)
jaki jest offset. Jeśli temperatura bardzo się nie zmieni, to ten offset
będzie dość stabilny.
Pytanie, po co Ci to - jeśli to ma być zabezpieczenie nadprądowe, to będzie
ono niedokładne z samej natury - prąd szczytowy nie odwzorowuje dokładnie
prądu wyjściowego. A jeśli potrzeba niedokładnie, to limit 1V ma odpowiednią
precyzję.
Większe możliwości ustawiania limitu prądu mają niektóre kontrolery
napięciowe, albo mało popularne kontrolery specjalizowane do pracy w tandemach
z kontrolerem wtórnym. No, ale nie są one prądowe :)

pozdrawiam
entrop3r