[belax 0]

Собрал источник питания 5 В, 5Вт на TOP221. Использовал готовый трансформатор POL-05012R. Схему своего источника прикрепил к сообщению.

 

Основной режим работы источника это либо с почти постоянной нагрузкой в 0.5 Вт либо с импульсной нагрузкой (изменения от 0.5 Вт до 4.0 Вт и обратно в 0.5 Вт с периодичностью около 50 мс).

 

Проблема заключается в том, что источник очень медленно отрабатывает импульс изменения нагрузки (от 0.5Вт до 4Вт). Перерисовку осциллограммы прикрепил к письму тоже. В литературе сказано, что при нормально настроенной ОС отработка импульса должна происходит за время не более 1 мс. У меня же импульс включения нагрузки равен 1 мс, а импульс выключения 6 мс.

 

Я пробовал изменять параметры цепи ОС. А именно, уменьшил C5 до 10 нФ – получил колебания по 5 вольтам (треугольные с периодом около 40 Гц). Решил, что этот конденсатор лучше не уменьшать. Далее попробовал увеличить R6 до 22 кОм – это действительно ускорило реакцию на изменение нагрузки, но импульс на 5 вольтах (в момент коммутации нагрузки 4 Вт) стал иметь периодических характер (то есть он затухал по закону синуса). Далее увеличил R6 еще больше – до 51 кОм – получил колебания на 5 в (+/-100 мв) с частотой около 1 кГц и писк в трансформаторе.

Также пробовал изменять резистор R1. При 0 Ом получил те же колебания, что и при 10 нФ между катодом и Ref на TL431. При увеличении этого резистора колебания исчезли и время реакции уменьшалось. Решил остановиться на 11 Ом.

 

Все номиналы подбирал экспериментально, так как не совсем понимаю как регулировать TOP221.

В литературе по TOP’ам сказано, что “Phase Margin” должен быть выше 45 градусов и “Gain Margin” должен быть не менее 20 дБ. Эти значения определяются из графиков АЧХ и ФЧХ, но как мне их построить?

 

Помогите, пожалуйста, добиться приемлемой регулируемости для данной схемы. Еще неплохо было бы, если помогли вывести формулы для построения графиков АЧХ и ФЧХ схемы ОС.

P_CAD_EDA____Sheet1_.pdf

POL_05012.pdf

Изменено 27 декабря, 2007 пользователем belax

[wim 6]

Все номиналы подбирал экспериментально, так как не совсем понимаю как регулировать TOP221.

В литературе по TOP’ам сказано, что “Phase Margin” должен быть выше 45 градусов и “Gain Margin” должен быть не менее 20 дБ. Эти значения определяются из графиков АЧХ и ФЧХ, но как мне их построить?

 

Помогите, пожалуйста, добиться приемлемой регулируемости для данной схемы. Еще неплохо было бы, если помогли вывести формулы для построения графиков АЧХ и ФЧХ схемы ОС.

Например, по семинарам Unitrode:

http://focus.ti.com/docs/training/catalog/...l?sku=SEM401002

А если пользуете OrCAD, могу модельку подкинуть

[Vokchap 0]

belax

Повысить скорость отработки изменения нагрузки можно уменьшением R3, он определяет усиление петли. Но при слишком высоком усилении пострадает стабильность. Сейчас номинал 51 Ом выбран разумно, если только у оптрона коэффициент передачи не меньше 100%. Второй способ (более правильный) - шунтировать R3 RC цепочкой. Таким образом, чтобы на коротких временах коэффициент был достаточно высоким (для быстрой отработки изменения нагрузки), а статический ограничен (для стабильности петли обратной связи). Ещё вариант (самый простой) - уменьшить L1 с 10 до нескольких мкГн. C1 взято великовато, большая величина замедляет реакцию. Лучше либо уменьшить (если ничему не противоречит), либо скомпенсировать повышением R1.

[belax 0]

belax

Повысить скорость отработки изменения нагрузки можно уменьшением R3, он определяет усиление петли. Но при слишком высоком усилении пострадает стабильность. Сейчас номинал 51 Ом выбран разумно, если только у оптрона коэффициент передачи не меньше 100%. Второй способ (более правильный) - шунтировать R3 RC цепочкой. Таким образом, чтобы на коротких временах коэффициент был достаточно высоким (для быстрой отработки изменения нагрузки), а статический ограничен (для стабильности петли обратной связи). Ещё вариант (самый простой) - уменьшить L1 с 10 до нескольких мкГн. C1 взято великовато, большая величина замедляет реакцию. Лучше либо уменьшить (если ничему не противоречит), либо скомпенсировать повышением R1.

 

Спасибо за конкретный ответ.

 

CTR PC817 составляет 80-160 %, ток через оптопару течет окло 4 мА - скорее всего CTR там будет при таком токе около 100 %.

 

Как правильно выбрать RC цепочку? Анализ различных AppNote'ов мне подсказывает, что значения должны быть где-то в районе 100 нФ и 6.2 Ом. Но все-таки хотелось бы узнать правило, по которым выбираются все эти значения.

 

Я пробовал 47 мкФ в цепи Control TOP’а. При навешивании резистора 5 Ом на выход 5 В у меня источник не запускался. Пришлось ставить 100 мкФ. Но может, если я сейчас снижу выходную емкость (до LC фильтра), то возможно будет запускаться.

 

Все Вами сказанное попробую скоро, но возможно после праздников.

[Vokchap 0]

Как правильно выбрать RC цепочку? Анализ различных AppNote'ов мне подсказывает, что значения должны быть где-то в районе 100 нФ и 6.2 Ом. Но все-таки хотелось бы узнать правило, по которым выбираются все эти значения.

Для выбора RC нужно знать частоту кроссовера петли и "ноль" располагать выше неё. Здесь кроссовер будет лежать в районе 1-10 кГц, поэтому ноль можно попробовать положить в районе 10-50 кГц, т.е. считаем fz=1/(2piRC)~10-50kHz. В качестве R удобно взять величину R3/10. Предлагаю для начала выбрать R3=150 Ом (для линейности коэф.усиления), соответственно R=15 Ом и попробовать несколько точек в диапазоне 10-50 кГц.

 

Я пробовал 47 мкФ в цепи Control TOP’а. При навешивании резистора 5 Ом на выход 5 В у меня источник не запускался. Пришлось ставить 100 мкФ. Но может, если я сейчас снижу выходную емкость (до LC фильтра), то возможно будет запускаться.

Уменьшать С6, С7 не стоит, а L1 в несколько раз нужно уменьшить (если уж стоит задача быстро реагировать). Предлагаю С1 вернуть 47мкФ, а для плавного вкл/выкл использовать VD10, C21, R17 как на эскизе ниже (если есть возможность).

 

Вообще быстрая отработка за 10-15 тактов 80% изменения нагрузки +/-100мВ достаточно прецизионная задача. Придётся попотеть.

 

[belax 0]

Провел несколько экспериментов. Осциллограммы и их описание приведены ниже.

Но необходимо оговорится, что все слова в моем первом посте относились для случая, когда R6 был закорочен.

 

 

Все осциллограммы в развертке 100 мв/дел, 5 мс/дел

 

До изменений (ситуация первого поста), то есть R6=0, R3=51 Ом, R1 = 11 Ом, C1 = 100 мкФ, L1 = 10 мкГн

 

Изменил только L = 3.3 мкГн

 

Теперь поменял конденсатор C1 на 47 мкФ, то есть имеем R6=0, R3=51 Ом, R1 = 11 Ом, C1 = 47 мкФ, L1 = 3.3 мкГн

 

Поставил R6 = 4.7 кОм, то есть имеем R6=4.7 кОм, R3=51 Ом, R1 = 11 Ом, C1 = 47 мкФ, L1 = 3.3 мкГн

 

Поставил R1 = 6.2 Ом, то есть имеем R6=4.7 кОм, R3=51 Ом, R1 = 6.2 Ом, C1 = 47 мкФ, L1 = 3.3 мкГн

 

Поставил R3 = 100 Ом, то есть имеем R6=4.7 кОм, R3=100 Ом, R1 = 6.2 Ом, C1 = 47 мкФ, L1 = 3.3 мкГн

 

Поставил цепочку "Phase Boost" "вокруг" R3, состоящую из 20 Ом и 330 нФ. Кстати потом пробовал различные другие сочетания (20 Ом, 660 нФ; 6.2 Ом, 660 нФ) картинка при этом не менялась (заметно не было).

 

То, на чем я решил остановиться, а именно R6=4.7 кОм, R3=51 Ом, R1 = 11 Ом, C1 = 47 мкФ, L1 = 3.3 мкГн

 

 

То есть из осциллограмм видно, что основной вклад в уменьшение времени внесли резистор R6, изменение L1 и C1. Добавление "Phase Boost" большого вклада не вносят.

[Vokchap 0]

Какова величина ESR у C6, C7, C9 ?

[belax 0]

Какова величина ESR у C6, C7, C9 ?

 

Все электролитические конденсаторы в схеме только Jamicon TK, так как их было закуплено очень много.

В спецификации на эту серию от Jamicon нет ни слова о ESR, хотя для Low Impedance серии WL там есть значения ESR.

[belax 0]

Я никогда не имел опыта работы с этими конденсаторами (Low ESR или Low Impedance). Хотел бы узнать, на сколько заметна разница (по сравнению с General Purpose) при использования этого типа конденсаторов на выходе источника питания. Также интересует, какое влияние они оказывают на цепь ОС.

[Vokchap 0]

Если про ESR ничего не сказано, значит это "General Purpose". Честно говоря, тюнинговать отклик ИП с сомнительными конденсаторами на выходе изначально смысла нет. Тем более, пытаться отработать 80% изменения нагрузки. Я предполагал, что достоверно используются "low esr". Характерная разница между ними и "General Purpose" у вас на осциллограммах. Влияние на цепь ОС - вносит нежелательный ноль, который нужно компенсировать. Вообще почти всегда выходной фильтр - это самое слабое звено у импульсного ИП (в плане надёжности) и подбирать конденсаторы для него следует с особой тщательностью.