Power Electronics

Пожалуйста!
Ну, тогда, обещанное продолжение.
Еще один мой перевод.
"Application Note AN-1162. Compensator Design Procedure for Buck Converter with Voltage-Mode Error-Amplifier"
от International Rectifier а сейчас Infineon.

Оригинал документа можно найти по ссылке:
https://www.infineon.com/dgdl/an-1162.pdf?fileId=5546d462533600a40153559a8e17111a

Файлик положил на Google Диск и открыл доступ по ссылке:
https://docs.google.com/document/d/1dr_Fo95LUQ0RAmsINFFp0xuD4aojmAgF/edit?usp=sharing&ouid=110906668235468957572&rtpof=true&sd=true
Прошу разместить документ в файловом архиве.

"Процедура проектирования компенсатора для Buck конвертора с усилителем ошибки в режиме напряжения.
В этой инструкции по применению обсуждается стабилизация Buck конвертора с усилителем ошибки в режиме напряжения.
Цель состоит в том, чтобы подчеркнуть преимущество этой схемы управления и проиллюстрировать как может быть достигнут
точный выход в установившийся режим при помощи высокопроизводительного контура обратной связи,
позволяющего быстро реагировать на переходные процессы в нагрузке."

Принимаю замечания о недоработках и неточностях.
Продолжение следует.
С уважением Driba.

Отлично!
В ближайшее время размещу и этот перевод в разделе Статьи.

PS. К сожалению, хорошей литературы по силовой электронике на русском языке очень мало. Однако этой литературы и вообще разной информации очень много на английском языке. Английский язык, в силу разных очевидных и неочевидных факторов превратился в своеобразную латынь, которую вынуждены использовать авторы разных стран с тем, чтобы сделать карьеру в научной и технической областях. И это явление превратилось в очень серьезный фактор, который одновременно упрощает доступ к технической литературе англоязычной аудитории и сильно усложняет такой доступ для всех остальных. Это, по меньшей мере, не справедливо! И поэтому я регулярно выкладываю на сайте собственные переводы различных статей, а также призываю всех поступать аналогичным образом.

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

Доброго времени суток уважаемые форумчане!
Подскажите, пожалуйста, обсуждался ли где-нибудь, подробно, вопрос устойчивости компьютерного блока питания ATX
после переделки его в лабораторный блок питания?
На просторах интернета много различной информации о переделке, но я нигде не нашел основательного рассмотрения компенсации.
Обычно этот вопрос решается методом подбора без каких-либо расчетов и обоснований или вообще никак не решается (бабахнуло - берем другой блок).
Пытаюсь моделировать в Micro-Cap 12 компенсацию обратных связей по напряжению и по току.
И возникает множество вопросов.
1. Какая должна быть стратегия компенсации при широких диапазонах изменения выходного напряжения и тока?
2. Возможно, разумно будет несколько ограничить эти диапазоны?
3. Как учитывать изменение нагрузки? Ведь она будет влиять на коэффициент передачи делителя в ОС по току?
4. Влияние режимов CCM и DCM?
5. Да и вообще, как правильно построить модель и задать параметры?
И множество других вопросов.
Я понимаю что задача непростая, но хочу разобраться в этом вопросе.
Если это дело уже где-то обсуждалось - прошу ткнуть носом.
С уважением Driba.

Как минимум, обеспечить устойчивость во всех возможных режимах.

Разумно, если эти ограничения соответствуют возможным реальным режимам работы.

Проверяют влияние нагрузки на частотные характеристики.

Изменяется вид частотной характеристики

Да, задача непростая, но решаемая.
Выкладывайте схему своего источника питания. Можно не слишком подробно. Главное что нужно знать, это коэффициенты передачи, а также компоненты, ответственные за частотную характеристику:
Тип ШИМ-контроллера, частота преобразования, напряжение питания, коэффициент трансформации, индуктивности, емкости и внутренние сопротивления элементов фильтра, сопротивление нагрузки, коэффициент передачи выходного делителя напряжения. Если какой-то параметр изменяются, указать диапазон изменения.

На форуме используется симулятор LTspice.

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

Добрый день!
Спасибо за ответ.
Буду переходить на LTspice. Для этого потребуется некоторое время. Нужно ведь, хотя-бы прочитать тему "Моделирование в SwCAD/LTspice для начинающих", ну и само-собой документацию по LTspice. А еще есть "Designing Control Loops for Linear and Switching Power Supplies. A Tutorial Guide. Christophe Basso".
Схему и свои расчеты выложу чуть позже. Нужно навести порядок в "записках". Поднакопилось немало. Бардакс.
Задача обширная.
И все-же, неужели никто не занимался этим вопросом?
С уважением Driba.

Подобное программное обеспечение лучше усваивается в процессе практического применения. Мотивация выше.

Хорошая книга! Ориентирована на Pspice. Но весь материал, при помощи сообщества, портирован под LTspice.
Но, для начала, лучше использовать какие-то более простые методички.

Трудно сказать. Вообще-то тема актуальная и мимо неё трудно пройти. Особенно, когда к динамике источника предъявляются серьезные требования.

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

В раздел Статьи выложил свою статью по малосигнальному моделированию обратноходовых преобразователей, работающих в режиме прерывистой и граничной проводимости. Это мои наработки, которые я использовал при проектировании схем компенсации различных источников питания, на основе обратноходового преобразователя.

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

Доброго времени суток уважаемые форумчане!
Пытаюсь моделировать цепь ООС БП АТХ на TL494. Пока ООС по напряжению в простейшем виде. С компенсатором Типа III.
В качестве отправной точки я использую примеры от Christophe Basso, в частности BUKVM_AC_Comp_chris.asc, адаптированный под LTspice.
Столкнулся со следующей проблемой:
В TL494 на выходе каждого усилителя ошибки установлен диод, и его никак невозможно обойти. Этот диод портит мне всю картину.
При моделировании без диода получаются отличные АФЧХ.
https://drive.google.com/file/d/1zi2QNvhbRdZG2UapAQbSt0pLcio9oHdE/view?usp=sharing

Но, при добавлении диода на выходе усилителя ошибки, получается сплошной кошмар.
https://drive.google.com/file/d/1fxrDRzhUi7gwkuAF7uZZFMFDNJt6pIHB/view?usp=sharing

Непонятно: Как бороться с этим диодом? Как рассчитать параметры компонентов цепи компенсации в этом случае? Что можно почитать по этому вопросу?
Можно, конечно, попытаться воспользоваться методом подбора параметров компонентов цепи компенсации, но "метод слепого щенка" мне не нравиться.
Хотелось бы иметь теоретическое обоснование.
Похоже, я чего-то недопонимаю?

Файлы моделей:
ATX_BUKVM_AC_Comp_chris.asc - с диодом на выходе усилителя ошибки.
https://drive.google.com/file/d/1N-ANHkPQGnUrkVsN2l7BoxeMM7pQxLsm/view?usp=sharing

ATX_BUKVM_AC_Comp_chris_1.asc - без диода на выходе усилителя ошибки.
https://drive.google.com/file/d/1lmhaorNVJtGaIIRTrpun71RaQ5Loputc/view?usp=sharing

Подсхемы узлов не выкладываю. Надеюсь они есть в наличии у всех заинтересованных. Если нужно - могу выложить.

Кстати коэффициент передачи блока "Gain" задается через параметр "К", а параметр "GAIN=", похоже, не задействован, как я понял из схемы блока.

Не получается корректно выложить картинки. Буду разбираться.
С уважением Driba.

Зачем такие сложности? Линеаризованный понижающий преобразователь можно имитировать при помощи обычного ИНУН (источника напряжения управляемого напряжением).

Вполне ожидаемо. АС анализ является линейным. А введение любого нелинейного элемента типа диода, может привести к непредсказуемому результату.
Я не могу проверить эти модели, т.к. не использую компоненты Basso. Но, судя по всему, введение диода приводит к нарушению рабочей точки компенсатора. При этом выходное напряжение источника превышает входное. Какое-то странное поведение для понижающего преобразователя.
Стоит сначала разобраться с этим моментом.

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

Доброго времени суток уважаемые форумчане!
Спасибо valvol за ответ и внимание к моим вопросам.
Выкладываю компоненты Basso, необходимые для ранее выложенных моделей.
В архиве Basso_1.zip 51КБ есть все необходимые файлы.
https://drive.google.com/file/d/1nG1M3-m--cPzf0Z2YaubslXgu1h6YE_q/view?usp=sharing
Прошу, при наличии возможности и желания, проверить мои модели.
Поведение преобразователя весьма странное! Прям "Чудо машина".
В какую сторону копать? Мне кажется что-то не так с элементом PWMVM.


"Преобразователь можно имитировать при помощи обычного ИНУН"
К сожалению моих знаний пока недостаточно чтобы в полной мере понять смысл этой фразы. Я представляю что такое ИНУН.
А вот как имитировать и зачем я не понимаю. Какие преимущества дает такой подход?
Прошу, пожалуйста, объясните. И что порекомендуете почитать по этому вопросу?

С уважением Driba.

Существует, как минимум, два подхода для решения аналогичной задачи аналогичным методом. Первый подход классический, который используется в теории автоматического управления. Эта теория предполагает, что систему автоматического управления можно проектировать, не вникая в особенности её реализации. Например, для создания системы стабилизации уровня в барабане парового котла используется тот же подход, что и для создания системы стабилизации выходного напряжения импульсного преобразователя. В обоих случаях поведение объекта управления (котел или преобразователь) описывается очень похожими дифференциальными уравнениями. Т.е. математика работает с формулами, а не с задвижками или транзисторами.
Однако многим инженерам такой подход кажется неудобным или очень сложным. Они предпочитают работать с тем, с чем уже привыкли работать. Вот и изобретают. какие-то особые линейные преобразователи, трансформаторы постоянного напряжения и т.п. узлы. Возможно им кажется, что так проще. Но на самом деле это на много сложнее общего подхода, принятого в теории автоматического управления.
Кратко этот подход, применительно к источникам питания, я уже излагал в этой теме.

Как-то по-быстрому все объяснить наверное сложно. Существует много литературы, посвященной вопросам автоматического управления. С институтских времен мне запомнилась не очень толстая и очень понятная книжка по этой тематике: А. А. Иванов. Теория автоматического управления и регулирования. Москва: Издательство "Недра", 1970 год. В ней очень много примеров и очень доступное изложение. Я посоветовал бы эту книгу всем начинающим, но, к сожалению, в сети она пока не появилась.
Однако не стоит расстраиваться. При желании, не сложно освоить методику дизайна системы автоматического регулирования источника питания методом ЛАФЧХ. Этот метод основан на логарифмическом критерии устойчивости Найквиста. Формулировка этого критерия звучит примерно так: Для устойчивости замкнутой системы необходимо и достаточно, чтобы на всех частотах, где ЛАЧХ разомкнутой системы положительная (коэффициент передачи больше 1), фазовый сдвиг не достигал значения 180гр. или не достигал его четное число раз.
И это очевидно! Если в системе уже есть фазовый сдвиг -180 гр. за счет введения отрицательной обратной связи (ООС), то достаточно добавить (или убрать) ещё 180 гр. и ООС превратится в положительную обратную связь (ПОС). И если при этом коэффициент передачи разомкнутой системы >1, она превратится в автогенератор. Т.е. перестанет быть устойчивой. И чтобы это проверить, не надо городить какие-то эквивалентные схемы преобразователей. Надо лишь знать их регулировочные характеристики. Например, ШИМ регулятор (на частотах ниже частоты преобразования в 5-10 раз) в режиме непрерывной проводимости, по каналу управление-выход, можно представить в виде обычного ИНУН (по каналу вход-выход тоже самое). Коэффициент передачи этого ИНУН определяется параметрами ШИМ-модулятора, а также напряжением питания преобразователя.
Если есть необходимость проектирования какой-то конкретной системы управления, то можно использовать её как пример.

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

Требуемая информация:
1. Входное напряжение питания
2. Выходное напряжение питания
3.Выходная нагрузка или мощность
4. Топология преобразователя (мост, полумост)
5. Топология выпрямителя
6. Тип используемого ШИМ контроллера
7. Данные силового трансформатора
8. Данные выходного фильтра
9. Данные выходного делителя напряжения
10. Если используется гальваническая развязка, то данные этой развязки

Желательно, чтобы проект был реальным, а не бумажным. Это позволит сравнить расчетные и реальные параметры динамики источника питания. А полученный практический опыт позволит в дальнейшем уверенно проектировать различные системы управления для источников питания.

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

Доброго времени суток уважаемые форумчане!
Огромное спасибо!!!
Мне понравилась книга "ТАУ для чайников" К.Ю.Поляков. Я, в свое время, изучал ТАУ, ТОЭ и другие дисциплины,
но тогда меня интересовали больше другие вопросы. Молодость ). А теперь вот опять вникаю. Но еще не старость;).
У меня имеется некоторая библиотека.


В настоящее время я не имею абсолютно четкого представления о том, что я делаю. Но, надеюсь, я иду по правильному пути, описаному в этом пункте.
С использованием компонентов Basso. Я абсолютно не против использовать другие компоненты.


Этот способ я также планирую осуществить.


Модель то, все-равно нужно строить.


Есть все необходимое для измерений. Не супер лаборатория, но кое что есть. Буду измерять все что нужно.

Проект абсолютно реален. На столе передомной. Я сначала пытался, как и многие, осуществить его не углубляясь. Получил кучу неприятных эффектов.
Пробовал подбирать компоненты цепей компенсации ООС. Но понял что это не то. Вот и пришел к ТАУ и моделированию.

Схема (основная часть) преобразователя в формате sPlan 7.0
https://drive.google.com/file/d/164e3RNJBpGGiqrNsg_4dt9hNmRvClrbn/view?usp=sharing

Мои расчеты в формате Word. На расчеты ОС по току просьба не обращать внимание, это все нужно переделывать.
https://docs.google.com/document/d/1rEsqBdEvJAM9kkycKKP0inRw0bPfBbMb/edit?usp=sharing&ouid=110906668235468957572&rtpof=true&sd=true

С уважением Driba.

Перечитываю 6-ю страницу этой темы. Немного проясняется. Я про ИНУН. Буду пробовать.

Лучше использовать какие-то графические форматы. Не уверен, что все используют sPlan.

В каком диапазоне изменяется выходное напряжение и выходной ток? Диапазон входных напряжений узкий. Источник будет работать от стабилизатора или в условиях хорошей сети?
Какие-то данные из требуемых есть в схеме и расчетах, но лучше привести их по пунктам в виде списка. Чтобы не приходилось их каждый раз выискивать в схеме и расчетах.

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