©2004 Валентин Володин
Сайт Валентина Володина
Главная Статьи Книги и журналы Справочник Программы Ссылки
О себе RytmArc Схемы и описания Резервный форум Разное valvolodin.narod.ru
Калькуляторы Файловый архив Архив форума Форум ГОСТы Измерительные приборы
turbobit mega.co.nz fex.net files.dp.ua ... imageup ... ... ... ...

Power Electronics

Посвящается различным источникам электропитания
Текущее время: 22-07, 14:45

Часовой пояс: UTC + 4 часа




Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 13 ] 
Автор Сообщение
СообщениеДобавлено: 16-04, 14:58 
Не в сети
Новичок

Зарегистрирован: 26-09, 21:21
Сообщения: 10
Откуда: Ростов-на-Дону

Здравствуйте!
Как заставить работать данный контроллер в синхронном режиме остается загадкой!
Не при каких условиях данный контроллер не переходит в синхронный режим работы и нижний ключ остается постоянно закрытым, работает только верхний ключ и внутренний диод нижнего ключа и как следствие повышенные потери на нагрев. Исключение составляет узкий диапазон питания поданного на вывод 17-VCCX (4,7...6,4) В когда алгоритм коммутации ключей соответствует синхронному режиму работы. Выходные ключи IRFB4310 и при этом напряжении затворы остаются "голодными" со всеми вытекающими. Расчетные параметры схемы: Uвх=35...80В, Uвых=30В, Iвых=15А. Базовая схема рассчитана в соответствии с рекомендациями производителя (https://webench.ti.com/power-designer/s ... tor/select). Файлы сдесь https://disk.yandex.ru/d/l0U2BUgmC-c5pA

1. Может кто-то уже решал такую задачу
2. Модель для микрокап
У кого какие мысли?

_________________
Я знаю лишь только то, что я знаю.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
СообщениеДобавлено: 17-04, 08:44 
Не в сети
Магистр
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 06-09, 12:59
Сообщения: 9689
Ruslan_ писал(а):
Исключение составляет узкий диапазон питания поданного на вывод 17-VCCX (4,7...6,4) В когда алгоритм коммутации ключей соответствует синхронному режиму работы.

Странно! Надеюсь версия с битым контроллером исключена?
Сейчас вожусь с KiCad-овским симулятором. Поэтому попробую сделать модель под него.

_________________
"Древние украли все наши лучшие идеи!"
- Марк Твен.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
СообщениеДобавлено: 17-04, 13:54 
Не в сети
Новичок

Зарегистрирован: 26-09, 21:21
Сообщения: 10
Откуда: Ростов-на-Дону
Добрый день!
Вопрос с битыми контроллерами практически исключен т.к. опробованы микросхемы из 3-х разных поставок, т.о. такая вероятность минимальна. В открытых источниках дополнительной информации нет. Внутренний источник контроллера VCC накачки затворов ограничен током 26ма и напряжением 7,4В.. (Страница 6 справки)
В справке не сказано, что синхронный режим возможен только при определенных условиях. Отсюда и неоднозначность в схемной реализации синхронного режима.

_________________
Я знаю лишь только то, что я знаю.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
СообщениеДобавлено: 17-04, 14:33 
Не в сети
Магистр
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 06-09, 12:59
Сообщения: 9689
Надо обратить внимание на так называемый режим эмуляции диода (diode emulation). Похоже, что в этом режиме нижний MOSFET не работает.
Цитата:
For fully synchronous operation, use an external series resistor between DEMB and ground to raise the diode emulation threshold above the low-side SW on-voltage.

Читать раздел 7.4.1, посвященный мягкому старту и эмуляции диода.
Для большинства приложений подходит значение Rdemb = 10k
Изображение

_________________
"Древние украли все наши лучшие идеи!"
- Марк Твен.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
СообщениеДобавлено: 17-04, 15:36 
Не в сети
Новичок

Зарегистрирован: 26-09, 21:21
Сообщения: 10
Откуда: Ростов-на-Дону
Раздел 7.4.1 (в том числе) разобран на косточки. Введение этого резистора не меняет алгоритм работы. Опробованы различные варианты.

_________________
Я знаю лишь только то, что я знаю.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
СообщениеДобавлено: 17-04, 17:04 
Не в сети
Новичок

Зарегистрирован: 26-09, 21:21
Сообщения: 10
Откуда: Ростов-на-Дону
Ruslan_ писал(а):
Раздел 7.4.1 (в том числе) разобран на косточки. Введение этого резистора не меняет алгоритм работы. Опробованы различные варианты.

Думаю, что наличие корректной модели позволило бы понять не указанные в справке ограничения. Но получить из оф. представленных производителем файлов-моделей, именно для микрокап не получается.

_________________
Я знаю лишь только то, что я знаю.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
СообщениеДобавлено: 17-04, 17:08 
Не в сети
Магистр
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 06-09, 12:59
Сообщения: 9689
Тогда остается исследовать ситуацию при помощи модели.

_________________
"Древние украли все наши лучшие идеи!"
- Марк Твен.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
СообщениеДобавлено: 17-04, 21:10 
Не в сети
Магистр
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 06-09, 12:59
Сообщения: 9689
Демонстрационная модель LM5116_TRANS прилагается к симулятору TINA-TI.
Но, похоже, что в модели контроллера от производителя режим эмуляции диода вообще не реализован. Нижний транзистор работает с самого старта, в независимости от наличия и величины резистора Rdemb.

Значит придется вернуться к реальному источнику. Нужны осциллограммы напряжения на ножках SW и DEMB контроллера.

_________________
"Древние украли все наши лучшие идеи!"
- Марк Твен.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
СообщениеДобавлено: 18-04, 19:29 
Не в сети
Новичок

Зарегистрирован: 26-09, 21:21
Сообщения: 10
Откуда: Ростов-на-Дону
valvol писал(а):
Демонстрационная модель LM5116_TRANS прилагается к симулятору TINA-TI.
Но, похоже, что в модели контроллера от производителя режим эмуляции диода вообще не реализован. Нижний транзистор работает с самого старта, в независимости от наличия и величины резистора Rdemb.

Значит придется вернуться к реальному источнику. Нужны осциллограммы напряжения на ножках SW и DEMB контроллера.

Здравствуйте!
Прилагаю осциллограммы.
Исходные режимы: Uвх=40В, Uвых=28,8В, Iвых=2,3А. VCCX отключен от GND и подано внешнее питание 6В (верхнее напряжение при котором гарантированно сохраняется синхронный режим работы). DEMB подключен к GND через резистор 10к.
Комментарии: замечена следующая закономерность, - при увеличении нагрузки до Iвых=12,2А возможное напряжение на выводе VCCX можно поднять до 9,2В, (при сохранении синхронного режима). При этом напряжении и при начальной нагрузке Iвых=2,3А и неизменном напряжении Uвых=28,8В, контроллер выходит из синхронного режима и требует уменьшения VCCX до прежних значений. Т.е. VCCX можно увеличить с ростом нагрузки и необходимо уменьшить при ее уменьшении.
Синхронный режим сохраняется также и при отключенном выводе VCCX но с учетом ограничения этого вывода (внутреннего источника контроллера) по току, - происходит сильный нагрев корпуса (в данном случае с IRFB4310 ток VCCX=60 мА). При внешнем питании внутренний источник блокируется и нагрев корпуса незначителен.
Назначение осциллограмм в названии картинок.

_________________
Я знаю лишь только то, что я знаю.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
СообщениеДобавлено: 18-04, 21:18 
Не в сети
Новичок

Зарегистрирован: 26-09, 21:21
Сообщения: 10
Откуда: Ростов-на-Дону
Дополнительно выяснилось, - введение затворных резисторов сопротивлением 1...5 Ом прямо влияют (ухудшают) условия обеспечения синхронного режима, т.е. напряжение питания затворов (VCCX, VCC) "прижимается" к значению 5В, что резко ограничивает перечень возможных к применению транзисторов.

_________________
Я знаю лишь только то, что я знаю.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
СообщениеДобавлено: 18-04, 22:21 
Не в сети
Магистр
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 06-09, 12:59
Сообщения: 9689
Уровень DEMB, в принципе, соответствует случаю, когда Rdemb=10k.
Ruslan_ писал(а):
...замечена следующая закономерность, - при увеличении нагрузки до Iвых=12,2А возможное напряжение на выводе VCCX можно поднять до 9,2В, (при сохранении синхронного режима).

Ruslan_ писал(а):
Дополнительно выяснилось, - введение затворных резисторов сопротивлением 1...5 Ом прямо влияют (ухудшают) условия обеспечения синхронного режима...

Так как есть зависимость синхронного режима от нагрузки и наличия затворных транзисторов, то похоже проблема в том, что напряжение SW не успевает снизится в течении "мертвого" интервала. По предлагаемым осциллограммам это сложно увидеть. Нужно понаблюдать за тем, как взаимно расположены срез импульса SW и фронт импульса LO. Срез должен быть раньше фронта. Иначе схема эмулятора будет ошибочно детектировать отрицательный ток и вырубит нижний транзистор.
Именно это происходит при использовании затворных резисторов. Затягивание времени отключения верхнего транзистора приводит к задержке среза SW.
Кроме этого, имейте в виду, что даже когда все хорошо, нижний транзистор не будет синхронно включаться во всем диапазоне токов нагрузки. Так же он не будет включаться в разрывном режиме.
Кроме этого на стабильность возникновения синхронного режима влияют величины входной и выходной ёмкостей транзисторов. Если эти ёмкости меньше, то синхронный режим будет возникать раньше, если больше, то позже, либо вообще будет отсутствовать.
Соответственно, большая величина VCCX также приводит к более позднему возникновению синхронного режима (затвор, заряженный до более высокого напряжения, дольше разряжается).

_________________
"Древние украли все наши лучшие идеи!"
- Марк Твен.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
СообщениеДобавлено: 19-04, 00:06 
Не в сети
Новичок

Зарегистрирован: 26-09, 21:21
Сообщения: 10
Откуда: Ростов-на-Дону
valvol писал(а):
Уровень DEMB, в принципе, соответствует случаю, когда Rdemb=10k.
Ruslan_ писал(а):
...замечена следующая закономерность, - при увеличении нагрузки до Iвых=12,2А возможное напряжение на выводе VCCX можно поднять до 9,2В, (при сохранении синхронного режима).

Ruslan_ писал(а):
Дополнительно выяснилось, - введение затворных резисторов сопротивлением 1...5 Ом прямо влияют (ухудшают) условия обеспечения синхронного режима...

Так как есть зависимость синхронного режима от нагрузки и наличия затворных транзисторов, то похоже проблема в том, что напряжение SW не успевает снизится в течении "мертвого" интервала. По предлагаемым осциллограммам это сложно увидеть. Нужно понаблюдать за тем, как взаимно расположены срез импульса SW и фронт импульса LO. Срез должен быть раньше фронта. Иначе схема эмулятора будет ошибочно детектировать отрицательный ток и вырубит нижний транзистор.
Именно это происходит при использовании затворных резисторов. Затягивание времени отключения верхнего транзистора приводит к задержке среза SW.
Кроме этого, имейте в виду, что даже когда все хорошо, нижний транзистор не будет синхронно включаться во всем диапазоне токов нагрузки. Так же он не будет включаться в разрывном режиме.
Кроме этого на стабильность возникновения синхронного режима влияют величины входной и выходной ёмкостей транзисторов. Если эти ёмкости меньше, то синхронный режим будет возникать раньше, если больше, то позже, либо вообще будет отсутствовать.
Соответственно, большая величина VCCX также приводит к более позднему возникновению синхронного режима (затвор, заряженный до более высокого напряжения, дольше разряжается).


Согласен. Также прихожу к такому выводу. Причем! зависимость выявлена только от величины резистора затвора нижнего ключа - его шунтирование моментально меняет режим работы контроллера. Для нижнего ключа производитель рекомендует CSD19532Q5B, для верхнего CSD19534Q5A "более легкий". Важно найти диапазон допустимых значений (режимов работы контроллера). По всей вероятности схема корректно работает при известной стационарной (неизменной) нагрузке и выходном напряжении. При переменной же нагрузке, действительно контроллер не обеспечивает синхронный режим во всем диапазоне, хотя логика этому сопротивляется. В планах заменить транзисторы и подтвердить теорию. Остальные осциллограммы приведу при первой возможности.

_________________
Я знаю лишь только то, что я знаю.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
СообщениеДобавлено: 19-04, 23:37 
Не в сети
Новичок

Зарегистрирован: 26-09, 21:21
Сообщения: 10
Откуда: Ростов-на-Дону
Здравствуйте!
Привожу осциллограммы (комментарии указаны в картинках).
Комментарий: временно транзисторы заменены на IRL3705 (других с меньшим значением входной емкости в данное время нет). После замены, напряжение на выводе VCCX с сохранением синхронного режима составило более 12В при нагрузке примерно 50Вт, но при ее увеличении до номинальной 350Вт синхронный режим срывается (примерно при 110Вт). Затворы транзисторов подключены к выводам контроллера напрямую (затворные резисторы отсутствуют). Также была понижена рабочая частота преобразования с 100КГц до 80КГц (это не изменило ситуацию).
Вывод: данный контроллер сохраняет синхронный режим работы в широком диапазоне нагрузок до 1000Вт (возможно и больше но нет возможности опробовать) при отдельном питании VCCX=(5...5,2)В. Это накладывает существенные ограничения при выборе силовых транзисторов, и это необходимо учитывать в первую очередь (режим бутстрепного питания сохранен). Очевидно, что синхронный режим возможен но требует тщательной настройки в каждом конкретном случае. Следует заметить, что защитные интервалы гарантированно защищают транзисторы то сквозных токов. В процессе экспериментов даже в аварийных ситуациях контроллер пропускает пачки импульсов и минимизирует вероятность выхода транзисторов из строя и при этом сохраняет заданное выходное напряжение. В рабочем режиме стабильность выходного напряжения поддерживается под номинальной нагрузкой с точностью +-0,02В.

Поправка: ранее сообщал, что моментальный переход в синхронный режим происходит при шунтировании нижнего затворного резистора, - это моя ошибка! моментальный переход в синхронный режим происходит при шунтировании верхнего затворного резистора!

На данном этапе не вижу смысла продолжать поиск условий синхронного режима т.к. производитель не указал полные граничные условия для проектирования, или скромно о них умолчал.
Уверен, что данный материал пригодится тем кто захочет повозиться с LM5116. Также не исключаю 1% вероятности, что это все-таки у меня такие неудачные экземпляры микросхем.
Позже выложу окончательную схему с указанием моточных характеристик дросселя и сердечника, и уточненных номиналов элементов.
Валентин Яковлевич выражаю Вам благодарность за участие, и помощь в поиске ответов.


_________________
Я знаю лишь только то, что я знаю.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 13 ] 

Часовой пояс: UTC + 4 часа


Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 0


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения

Перейти:  
Powered by Forumenko © 2006–2014
Русская поддержка phpBB
turbobit mega.co.nz fex.net files.dp.ua ... imageup ... ... ... ...
Рейтинг@Mail.ru