Jump to content

    

DC/DC boost устойчивый к пульсовой нагрузке

Стоит задача сделать DC/DC boost с 3.3 до 6V на входе, примерно 7.5V на выходе, средняя нагрузка - примерно 2-3 W на выходе.

Все оно ничего, много вариантов есть с Linear, TI и т.д., симуляции в спайсе linearа дают хорошие результаты и КПД, одно НО:

В нагрузке присутствуют пульсы тока (редкие, раз в несколько секунд а то и минут) до 1.5-1.8A длительностью примерно 10-15 msec (current dump)

Симуляции в Linear с применением DC/DC, на Ilim внутреннего транзистора даже до 2.5А дают резкие падения выходного напряжение (примерно в 1.5 до 2ух вольт), т.е. с 7.5 падает до 6 или чуть более.

Разрешенное окно выходного напряжения = от 7 до 9 вольт.

Решение может быть поднять выходное напряжение до 8.5 - 9 вольт, тогда симуляция говорит что падение будет до примерно 7.8 и на этом держиться до окончания пульса, после чего обратно востанавлливается до номинального. Однако тогда - падает общий efficiency (ибо разница между входным и выходным напряжением будет больше).

 

Можно конечно смотреть в сторону switchers с Ilim токами 5А и выше, но тогда, при средней нагрузке которая для них мала - efficiency будет тоже низок...

 

Можно еще пробовать switchers с внешним транзистором, но мне кажется там efficiency трудней контролировать ибо потери видимо заведомо больше (да и наверно частоты будут сильно ограничены), мне кажется такое решение больше подходит для средних высоких токов (а не низкий средний и редкие/высокие пики)...

 

 

Интересуют мнения/опыт...

 

Спасибо.

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
и на этом держиться до окончания пульса, после чего обратно востанавлливается до номинального

..Хотите сказать, выходное сопротивление вашего блока, порядка одного Ома?

Странно, конечно..

Так, а схема где..?

Share this post


Link to post
Share on other sites
..Хотите сказать, выходное сопротивление вашего блока, порядка одного Ома?

Странно, конечно..

Так, а схема где..?

 

Схема - обычное построение из datasheets Linearа например, пробовал более 5и разных switchers, расчеты - стандартные согласно datasheet (и стандартным формулам для boost configuration) схемы симулируются в их спайсе LTSpice.

Последнее пробовал на LT3580 - построеное по топологии boost, в стационарном режиме (нагрузка 2-3 W) - симуляция показывает стабильную работу, низкий ripple, высокий КПД (от 88 до 93% при входе от 6 до 3.3V). Ilim его ключевого транзистора = 2.4A. Однако когда загоняю в симуляцию этот current dump (броском тока до примерно 1.6-1.8А) - падает, т.е. выход падает то примерно 6 вольт.

 

Вобщем-то согласно формуле расчета маскимального тока в нагрузку (а так-же частично элементы этой формулы присутствуют в расчете/проверке индуктивности) - switcher с Ilim = 2.4А более чем удовлетворяет нагрузке 2-3 W но про подстановке броска тока - показывает что Ilim нужен порядка 5А !

Это неудобно ибо при straight-forward подходе требует swticherа предназначенного на реально большие токи (в стационарном режиме) а их efficiency на малых (для них) токов - относительно небольшое. У меня-же основная работа - на токах нагрузки 0.2 - 0.3А, там у этих switchers предполагаемый efficiency не будет превышать 80-85% а как раз тут мне и нужен КПД. Там-же где они "сильны" (на больших токах) - меня КПД не интересует, просто чтоб держали выход.

 

Неужели нет выхода и нужно все-таки брать switcher на большой ток из-за бросков тока ? (например LT3579)

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
switcher с Ilim = 2.4А более чем удовлетворяет нагрузке 2-3 W

..Сколько понимаю, блок должен быть расчитан (в вашем случае), на максимальный выходной ток 2А.

То есть, если медленно и плавно увеличивать ток нагрузки от некоторого минимально допустимого, до 2-х ампер, напряжение выхода должно измениться лишь незначительно. Это будет говорить о приемлемом (малом) выходном сопротивлении блока питания.

У вас, кажется, этого нет..

 

..Есть еще переходная характеристика, как реакция на быстрые изменения нагрузки. Но, должен же блок держать максимальную нагрузку в статическом режиме, без провалов напряжения выхода?

Поэтому, возможно, посчитать надо (придется) не на выходной ток в 0,4А, а на ток в 2А..

 

..То, что при этом Ilim = 5А - ну, а куда деваться, реальный ток нагрузки возможен 2А? Возможен..

То, что он редко и "всего" 15mS, не "оправдание" брать при расчете выходной ток заниженным в 5-6 раз ..

 

2АХ15mS = 30 mC;

30 mC/1mF = 30V.

 

..То есть, выходной конденсатор в 1 миллифараду, отдавая заряд, необходимый для поддержания тока 2А в течение 15 миллисекунд, "провалился" бы по напряжению на 30 вольт.. Это не шуточки.. :rolleyes:

Edited by Wise

Share this post


Link to post
Share on other sites

задачу решит конденсатор 30mF (30000мкф) на выходе.

Если такой вариант не устраивает - то 5A из 3.3 входных вольта на должно его просаживать заметным образом. т.е Rвых источника 3.3V не более 0.1 Ома должен быть. Источник 3.3 действительно низкоомный? Если "Да" и 30000мкф нельзя, то при низкоомном первичном источнике ставьте 2 буста: один на средний малый ток и более мощный только для пикового тока.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Похоже, только увеличение выходной емкости поможет...

Share this post


Link to post
Share on other sites

..Все эти м/мы со встроенными ключами и программки для их расчета, предназначены, обычно, для типовых случаев.

Да и то, не всегда можно быть уверенным в оптимальности.

 

..Советую вам, Саша Z, посчитать свою ситуацию вручную. Возможно, при таком расчете, увидите выход и появится идея..

И не бойтесь использовать внешний ключ.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Спасибо всем ответившим.

Нет проблем расчитать емкость нужную для получения энергии необходимой соленоиду при данном напряжении заряда - расчет дает примерно 1.5-3 mF.

Так-же расчет дает конденсатор на примерно 2000uF при заряде до 5 V даст необходимую энергию в импулься разряда, либо примерно 1000uF при заряде до 7.5V.

Проверил на практике - как в аптеке.

Однако тогда нужет отдельный канал DC/DC специально для этой цели - заряд конденсатора затем, при его разряде нужно задействовать ограничение по току switcherа что-бы большая часть тока нагрузки давалась конденсатором и падение напряжения не отразилось (или не сильно отразилось бы) на входном источнике.

При расмотрении данного решения есть другие проблемы связанные с фактом того что у меня нагрузка - black box в которой не имею права ковыряться (что-бы выделить питание соленоида наружу), есть только общий вход питания.

 

Есть другая идея которую сейчас проверяю в симуляторе производителя и расчетом...ежели чего получится - поделюсь..

Share this post


Link to post
Share on other sites
Однако тогда нужет отдельный канал DC/DC специально для этой цели

Можно поставить дополнительную секцию удвоения (на примере того же LT3580) для заряда накопительной емкости через ограничительный резистор. Емкость объединяется с основным выходом через регулируемый стабилизатор (типа LM317). Uвых стабилизатора устанавливается немного меньше основного выходного напряжения. При появлении подсадки (в пределах нормы), основной ток потечет через стабилизатор.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Решение которое прорабатывается (концептуально на данный момент) близко к предложенному SNGNL и отчасти ТАУ.

К вопросу от ТАУ: первичный источник - обычные х4 батарейки АА, в specе на которые (от Е91 от Energizer) говорится от внутреннем сопротивлении cellа в пределах 0.15 до 0.3 Ома.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Наверное, не слишком ясно написал, поэтому поясню:

1.Во время разряда емкости ток дополнительного канала (заряда) ограничен благодаря резистору.

2.Сигнал, заранее оповещающий о начале импульса - небольшая просадка напряжения основного канала ( Uвых стабилизатора становится больше напряжения основного канала).

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
первичный источник - обычные х4 батарейки АА, в specе на которые (от Е91 от Energizer) говорится от внутреннем сопротивлении cellа в пределах 0.15 до 0.3 Ома.

ну вот.... помножьте 0.3 Ома на 5 А которые попросит импульсник в момент пиковой нагрузки - и не осталось от батареек ничего. В реальности ситуация еще тяжелее.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Наверное, не слишком ясно написал, поэтому поясню:

1.Во время разряда емкости ток дополнительного канала (заряда) ограничен благодаря резистору.

2.Сигнал, заранее оповещающий о начале импульса - небольшая просадка напряжения основного канала ( Uвых стабилизатора становится больше напряжения основного канала).

 

 

Да, как раз все ясно было, спасибо. Разница а порогах feedbacks как раз и говорит о "флаге" начал просадки напряжения от импульса, это понятно.

Только ток заряда емскости думаю ограничивать current limitом вспомагательного канала boosta, таким образом заодно знаем время заряда (удостовериться в готовности емкости к след. импульсу).

Сейчас строю модель с спайсе, просимулирую, посмотрим как оно...

 

 

ну вот.... помножьте 0.3 Ома на 5 А которые попросит импульсник в момент пиковой нагрузки - и не осталось от батареек ничего. В реальности ситуация еще тяжелее.

 

Да, хотя суммарный ток пульса у меня примерно 1.8А (до 2х А), но все равно оно прилично. В приципе батарея не ограничена по току по своей природе, т.е. мжет дать в пульсе приличный ток (если относительно свежая) но напряжение просадит будь здоров и на достаточное время чтоб вызвать system reset или даже нестабильность системы.

Посему и пытаюсь сделать так чтобы импульс как можно меньше отразился на батарее. Медленный заряд крупной емкости не должен отразится на батарее, с другий стороны даст достаточную энергию импульса, спасает то что ожидаемое время между импульсами достаточно большое (секунды, десятки секунд и минуты).

Share this post


Link to post
Share on other sites

Кстати, как подключается накопительная емкость в Вашем варианте?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this