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開關(guān)電源負載響應(yīng)與環(huán)路控制討論

7V200A電源,在脈沖式開關(guān)負載下有叫聲.
    脈沖頻率100Hz- 1KHz,占空比10%,上升沿10uS.  

    在開關(guān)電源輸出與負載間串入MOS管作為負載開關(guān),用以上脈沖控制MOS管開關(guān).

    測誤差放大器輸出波形,可以看到誤差放大器輸出已是低頻間歇振蕩.
    
    
  
    上圖中上面波形是負載開關(guān)控制信號,頻率100Hz,5V/DIV.
    上圖中下面波形是誤差放大器輸出波形,有間歇.2V/DIV

    
    上圖中上面波形是負載開關(guān)控制信號,頻率100Hz,5V/DIV.
    上圖中下面波形是電源輸出波形.2V/DIV.

    在此工作條件下,電源環(huán)路已嚴重失去平衡.
    請大家指教如何改善?
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m99999
LV.6
2
2008-12-10 16:32
控制回路
500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='這是一張縮略圖,點擊可放大。\n按住CTRL,滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/72/388311228897794.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">

輸出LC濾波
500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='這是一張縮略圖,點擊可放大。\n按住CTRL,滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/72/388311228897817.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">

輸入電壓220VAC
輸出7V200A
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m99999
LV.6
3
2008-12-11 18:04
@m99999
控制回路[圖片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='這是一張縮略圖,點擊可放大。\n按住CTRL,滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/72/388311228897794.jpg');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">輸出LC濾波[圖片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='這是一張縮略圖,點擊可放大。\n按住CTRL,滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/72/388311228897817.jpg');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">輸入電壓220VAC輸出7V200A
在脈沖期間,也就是負載接通瞬間,輸出電壓有一個比較大的下降.
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st.you
LV.10
4
2008-12-11 19:05
@m99999
在脈沖期間,也就是負載接通瞬間,輸出電壓有一個比較大的下降.
C37去掉可能會好一些.
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m99999
LV.6
5
2008-12-11 20:57
@st.you
C37去掉可能會好一些.
C37減小和去掉都試過了,沒有改善.去掉更差一些.
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morning
LV.7
6
2008-12-11 22:55
@m99999
C37減小和去掉都試過了,沒有改善.去掉更差一些.
那C37有沒有加大試試呢?加快反饋的速度
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st.you
LV.10
7
2008-12-12 20:13
@m99999
C37減小和去掉都試過了,沒有改善.去掉更差一些.
R68改小一點,如幾百歐姆
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m99999
LV.6
8
2008-12-13 13:04
@st.you
R68改小一點,如幾百歐姆
R68改到過510歐,1K,對結(jié)果影響不大.
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powersys
LV.3
9
2008-12-14 00:44
1 未看到全圖不好下結(jié)論, 首先的問題是采樣點,由于電壓采樣點在7uH和26000uF濾波電路前,導致輸出動態(tài)不能反饋到控制延時過大.你試看看采樣點Vo,應(yīng)該還是可以的.
2 解決方法:減小7uH電感和26000uF電容,可以看到效果.
3 環(huán)路中還有一些小問題,例如后一級的LM358不必要,LM358帶寬不夠易影響環(huán)路設(shè)計.(LM358本身產(chǎn)生極點).不過最關(guān)鍵是采樣點延遲.
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m99999
LV.6
10
2008-12-14 08:46
@powersys
1未看到全圖不好下結(jié)論,首先的問題是采樣點,由于電壓采樣點在7uH和26000uF濾波電路前,導致輸出動態(tài)不能反饋到控制延時過大.你試看看采樣點Vo,應(yīng)該還是可以的.2解決方法:減小7uH電感和26000uF電容,可以看到效果.3環(huán)路中還有一些小問題,例如后一級的LM358不必要,LM358帶寬不夠易影響環(huán)路設(shè)計.(LM358本身產(chǎn)生極點).不過最關(guān)鍵是采樣點延遲.
謝謝!
你說的很對.昨晚進行了測試,發(fā)現(xiàn)采樣點(前級LC)與輸出點(后級LC)之間存在很大延遲.
今天去掉后級LC試試.
LM358已換成了TL082.
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m99999
LV.6
11
2008-12-14 10:59
@m99999
謝謝!你說的很對.昨晚進行了測試,發(fā)現(xiàn)采樣點(前級LC)與輸出點(后級LC)之間存在很大延遲.今天去掉后級LC試試.LM358已換成了TL082.
去掉后級LC后,由于輸出點是取樣點,脈沖時輸出端電壓降落由原來2V多點降到了0.8V. 誤差放大器的反應(yīng)還是慢了一點點.在輸出電壓降落到最低點時,誤差放大器輸出才到最高點,而且輸出有一點延遲.
   如何能讓誤差放大器在電壓剛降時就迅速擺到最高,而又穩(wěn)定?
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m99999
LV.6
12
2008-12-14 11:53
@m99999
去掉后級LC后,由于輸出點是取樣點,脈沖時輸出端電壓降落由原來2V多點降到了0.8V.誤差放大器的反應(yīng)還是慢了一點點.在輸出電壓降落到最低點時,誤差放大器輸出才到最高點,而且輸出有一點延遲.  如何能讓誤差放大器在電壓剛降時就迅速擺到最高,而又穩(wěn)定?
因為電源輸出紋波要求非常小,后級LC無法去掉.
如果把取樣改在后級LC,也就是輸出上,環(huán)路多了一級相移,誤差放大器應(yīng)如何改進?
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powersys
LV.3
13
2008-12-14 12:14
@m99999
因為電源輸出紋波要求非常小,后級LC無法去掉.如果把取樣改在后級LC,也就是輸出上,環(huán)路多了一級相移,誤差放大器應(yīng)如何改進?
第二級可以加,但電感不能太大.你把7UH改成零點幾uH以下,調(diào)節(jié)環(huán)路應(yīng)可以穩(wěn)定.
如果電解電容不是太爛,輸出的開關(guān)紋波也不會太大.
環(huán)路中R68太大,換成幾十歐以下.

如果有主電路參數(shù),電容具體型號,電感直流電阻,很容易分析具體參數(shù)該如何設(shè)置.
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m99999
LV.6
14
2008-12-14 14:33
@powersys
第二級可以加,但電感不能太大.你把7UH改成零點幾uH以下,調(diào)節(jié)環(huán)路應(yīng)可以穩(wěn)定.如果電解電容不是太爛,輸出的開關(guān)紋波也不會太大.環(huán)路中R68太大,換成幾十歐以下.如果有主電路參數(shù),電容具體型號,電感直流電阻,很容易分析具體參數(shù)該如何設(shè)置.
電源紋波在滿載要求30mV以下,后級L太小不好滿足.如果L降低到3uH左右,是否可以調(diào)過來.
    電路中電容實際用的是1500uF/16V的,圖中寫錯了.用的是低esr的,Resr=0.035歐,紋波電流=1.6A;
    前級電感直流電阻=0.0018歐,電感量=8uH;
    后級電感直流電阻=0.0017歐,電感量=7uH;
    后級電感如果改為4uH,直流電阻約=0.0011歐.
    請看能否分析設(shè)置參數(shù).
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powersys
LV.3
15
2008-12-14 16:49
@m99999
電源紋波在滿載要求30mV以下,后級L太小不好滿足.如果L降低到3uH左右,是否可以調(diào)過來.    電路中電容實際用的是1500uF/16V的,圖中寫錯了.用的是低esr的,Resr=0.035歐,紋波電流=1.6A;    前級電感直流電阻=0.0018歐,電感量=8uH;    后級電感直流電阻=0.0017歐,電感量=7uH;    后級電感如果改為4uH,直流電阻約=0.0011歐.    請看能否分析設(shè)置參數(shù).
這樣很難穩(wěn)定,理論上可能無解.

開關(guān)頻率是多少?

我覺得比較可行的方法還是減小L2,紋波可以用其它方法解決.
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m99999
LV.6
16
2008-12-14 18:03
@powersys
這樣很難穩(wěn)定,理論上可能無解.開關(guān)頻率是多少?我覺得比較可行的方法還是減小L2,紋波可以用其它方法解決.
開關(guān)頻率50KHZ.
如果L2降到0.4uh,降紋波還有什么其它的好辦法?
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powersys
LV.3
17
2008-12-14 19:19
@m99999
開關(guān)頻率50KHZ.如果L2降到0.4uh,降紋波還有什么其它的好辦法?
主電路是半橋或全橋電路吧,即使L2在1UH以下,紋波應(yīng)該容易在30mV以下.你可以試一下減L2后,紋波實際有多大.
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m99999
LV.6
18
2008-12-14 20:13
@powersys
主電路是半橋或全橋電路吧,即使L2在1UH以下,紋波應(yīng)該容易在30mV以下.你可以試一下減L2后,紋波實際有多大.
主電路是全橋移相.
今天測了一下L2減到4uH后,輸出紋波峰峰值滿載時18mV.仍是可以的.但4uH顯然太大,明天再減到1uH以下再試.
紋波里面最要命的是開關(guān)管導通沿和截止沿時整流二極管的尖刺.沒有后面電感不好降下來.
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powersys
LV.3
19
2008-12-14 20:36
@m99999
主電路是全橋移相.今天測了一下L2減到4uH后,輸出紋波峰峰值滿載時18mV.仍是可以的.但4uH顯然太大,明天再減到1uH以下再試.紋波里面最要命的是開關(guān)管導通沿和截止沿時整流二極管的尖刺.沒有后面電感不好降下來.
開關(guān)尖峰相對紋波要好處理一些,輸出部分這么多電解,走線是最重要的.
如果尖峰大,不如加吸收更容易些.
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m99999
LV.6
20
2008-12-15 09:24
@powersys
開關(guān)尖峰相對紋波要好處理一些,輸出部分這么多電解,走線是最重要的.如果尖峰大,不如加吸收更容易些.
如果L2取1uH,采樣用復合取樣,也就是主取樣在前級LC,再從后級LC取樣過來作為輔助取樣.這種方案可行嗎?
500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='這是一張縮略圖,點擊可放大。\n按住CTRL,滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/72/388311229304235.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
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kinderla01
LV.5
21
2008-12-15 10:09
@m99999
如果L2取1uH,采樣用復合取樣,也就是主取樣在前級LC,再從后級LC取樣過來作為輔助取樣.這種方案可行嗎?[圖片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='這是一張縮略圖,點擊可放大。\n按住CTRL,滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/72/388311229304235.jpg');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">
記號
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m99999
LV.6
22
2008-12-15 21:11
@kinderla01
記號
今天把L2改為0.44uH.
1.未對輸出紋波產(chǎn)生影響,滿載時仍為18mV.
2.脈沖時對輸出電平的影響:
  原來L2=7uH時,輸出下降2V多一點.
  改為0.44uH后,輸出下降1.1V.
  對輸出下降顯著改善.

  現(xiàn)在脈沖負載時輸出下降的問題有兩部分:
  1.輸出L2電感對取樣仍有一點延遲.
  2.誤差放大器的輸出對取樣有延遲.
  而且在L2減小后,誤差放大器的輸出對取樣有延遲現(xiàn)在占主要部分.
  如何讓誤差放大器延遲小一點?

  下圖為L2后與L2前(取樣點)的延遲:
   500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='這是一張縮略圖,點擊可放大。\n按住CTRL,滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/72/388311229346565.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">

  下圖為誤差放大器輸出與取樣點間延遲:
  500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='這是一張縮略圖,點擊可放大。\n按住CTRL,滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/72/388311229346392.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
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powersys
LV.3
23
2008-12-15 23:57
@m99999
今天把L2改為0.44uH.1.未對輸出紋波產(chǎn)生影響,滿載時仍為18mV.2.脈沖時對輸出電平的影響:  原來L2=7uH時,輸出下降2V多一點.  改為0.44uH后,輸出下降1.1V.  對輸出下降顯著改善.  現(xiàn)在脈沖負載時輸出下降的問題有兩部分:  1.輸出L2電感對取樣仍有一點延遲.  2.誤差放大器的輸出對取樣有延遲.  而且在L2減小后,誤差放大器的輸出對取樣有延遲現(xiàn)在占主要部分.  如何讓誤差放大器延遲小一點?  下圖為L2后與L2前(取樣點)的延遲:  [圖片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='這是一張縮略圖,點擊可放大。\n按住CTRL,滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/72/388311229346565.jpg');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">  下圖為誤差放大器輸出與取樣點間延遲:  [圖片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='這是一張縮略圖,點擊可放大。\n按住CTRL,滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/72/388311229346392.jpg');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">
祝賀取得進展.
如果是這樣,不如直接從最后取,差模電感太大時反而因為寄生電容大而取不得對尖峰的濾波作用.

另外,在什么都不變的情況,增大增益,方法可以把反饋電阻增大的同時,反饋電容減小.看看有多少增益裕量.

離開成功只差一步了,有信心就會成功.
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m99999
LV.6
24
2008-12-16 09:33
@powersys
祝賀取得進展.如果是這樣,不如直接從最后取,差模電感太大時反而因為寄生電容大而取不得對尖峰的濾波作用.另外,在什么都不變的情況,增大增益,方法可以把反饋電阻增大的同時,反饋電容減小.看看有多少增益裕量.離開成功只差一步了,有信心就會成功.
謝謝!
   昨晚最后又把L2改為0.11uH了,取樣從后面取的,輸出下降減小為0.7V,但C81改為103才穩(wěn)定輸出.
   現(xiàn)在主要是誤差放大器的延遲在起作用了.誤差放大器延遲大約40uS.是否可以減小?

   今天再試試L2改為0.11后對輸出紋波的影響.
   增益曾經(jīng)改大過,今天再試試.
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m99999
LV.6
25
2008-12-16 17:19
@m99999
謝謝!  昨晚最后又把L2改為0.11uH了,取樣從后面取的,輸出下降減小為0.7V,但C81改為103才穩(wěn)定輸出.  現(xiàn)在主要是誤差放大器的延遲在起作用了.誤差放大器延遲大約40uS.是否可以減小?  今天再試試L2改為0.11后對輸出紋波的影響.  增益曾經(jīng)改大過,今天再試試.
今天測了一下把L2改為0.11uH,輸出紋波比原來還有所減小.
取樣在L2前,脈沖時輸出下降0.8V,取樣在L2后,輸出下降0.7V,后級電感已基本影響不大了.
   剩下的主要是誤差放大器的延遲了.
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m99999
LV.6
26
2008-12-16 17:20
@m99999
今天測了一下把L2改為0.11uH,輸出紋波比原來還有所減小.取樣在L2前,脈沖時輸出下降0.8V,取樣在L2后,輸出下降0.7V,后級電感已基本影響不大了.  剩下的主要是誤差放大器的延遲了.
謝謝以上各位的幫忙.
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zkybuaa
LV.5
27
2008-12-16 20:15
@m99999
控制回路[圖片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='這是一張縮略圖,點擊可放大。\n按住CTRL,滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/72/388311228897794.jpg');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">輸出LC濾波[圖片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='這是一張縮略圖,點擊可放大。\n按住CTRL,滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/72/388311228897817.jpg');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">輸入電壓220VAC輸出7V200A
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powersys
LV.3
28
2008-12-16 21:09
@m99999
謝謝以上各位的幫忙.
正常情況下動態(tài)響應(yīng)主要取決于兩個因素,一是控制的帶寬,二是功率的限制.除了環(huán)路的響應(yīng)外,功率也是限制因素.因此需要判斷一下,是否已經(jīng)到了功率限制或限流值.另外需要關(guān)注的是原邊直流母線電壓,如果原邊跌落太多,也可以能瞬間輸不出功率.

環(huán)路的動態(tài)響應(yīng)還有些特殊的技巧,根據(jù)現(xiàn)在的結(jié)果,動態(tài)響應(yīng)已不是什么困難了.
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小浩
LV.5
29
2008-12-17 11:35
關(guān)注,學習一下.
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aipoul
LV.3
30
2012-08-23 13:20
@powersys
正常情況下動態(tài)響應(yīng)主要取決于兩個因素,一是控制的帶寬,二是功率的限制.除了環(huán)路的響應(yīng)外,功率也是限制因素.因此需要判斷一下,是否已經(jīng)到了功率限制或限流值.另外需要關(guān)注的是原邊直流母線電壓,如果原邊跌落太多,也可以能瞬間輸不出功率.環(huán)路的動態(tài)響應(yīng)還有些特殊的技巧,根據(jù)現(xiàn)在的結(jié)果,動態(tài)響應(yīng)已不是什么困難了.

I always focus on it

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