Abwärtswandler-Simulation in OrCAD Capture Lite

Ich habe diese wirklich einfache Abwärtswandlerschaltung, aber ich bekomme wirklich lustige Ergebnisse.

Schematische Darstellung des Abwärtswandlers

Simulationsergebnisse

Ich habe verschiedene Eingangsspannungen (12-650 V) ausprobiert, egal was ich stecke, es hat keinen Einfluss auf den Ausgang. Die Ausgangsspannungsamplitude ändert sich mit der Änderung der PWM-Spannungsamplitude. Das Ändern des Arbeitszyklus ändert auch nicht die Vout-Amplitude. Ich habe auch verschiedene MOSFETS ausprobiert, darunter auch SiCs, IGBTs usw.

Ich stecke jetzt seit ein paar Tagen an diesem Problem fest und wäre für jede Hilfe sehr dankbar. Danke schön.

Einige Änderungen nach all den hilfreichen Kommentaren. Ich verwende die Boostrap-Schaltung, wie von @hacktastic vorgeschlagen. Das ist jetzt meine Schaltung.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Das einzige Problem ist, dass ich eine Welligkeit von 0,6 V bekomme. Gibt es Tipps, wie ich sie auf 0,1 V senken kann?Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Sie können einen N-Kanal-FET nicht so als High-Side-Schalter verwenden. Sie benötigen einen P-Kanal-FET oder ein Bootstrapping-System für den N-Kanal.
Ihrer Frage fehlen auch alle wichtigen Details der Komponenten und der Designspezifikationen.
@Unwichtig, wir können beide für einen Buck-Konverter verwenden. Lehrbücher zeigen möglicherweise P-Kanal, weil es einfacher ist, Hersteller verwenden N-Kanal, weil es billiger ist.
@ TonyStewartEE75 Ich glaube, ich habe alle wichtigen Spezifikationen in meinem Schaltplan. Und die Designspezifikationen sind gut, ich will nur lernen. Lassen Sie mich wissen, wenn Sie etwas Bestimmtes möchten.
Wenn Sie ein Power-Converter-Simulationstool lesen und verstehen, werden Sie die Bedeutung von ESR für Kondensatoren, DCR für Spulen, Ron für FETs und Dioden und letztendlich Q aus dem Reihenreaktanzverhältnis zum Dämpfen der Resonanz oder Instabilität während eines Schrittlaststarts oder lernen ändern. Dies wirkt sich stark auf das Verhältnis von Anlaufleistung zu Lastleistung aus und überschwingt die Spannung.
@Saagar Nein, du hast jetzt einen Source-Follower.
V1 muss > Vout + 2,5 Vt sein, darf aber 15 V + Vt in einem Follower nicht überschreiten. Das wird nicht funktionieren. [Bearbeitet von einem Moderator]
Alle - Bleiben Sie höflich und denken Sie an den Verhaltenskodex . Höfliche technische Meinungsverschiedenheiten sind erlaubt. Posten Sie jedoch nichts, was sich persönlich anfühlen könnte , selbst wenn es sich auf den Inhalt und nicht auf die Person bezieht. Ein oder mehrere Kommentare wurden gelöscht. Danke.

Antworten (3)

Um einen n-FET auf der High-Side zu verwenden, müssen Sie die Gate-Spannung über die Schaltknotenspannung bringen, um den FET einzuschalten. Denken Sie daran, dass der Switch-Knoten normalerweise zwischen GND und Vin schwingt, sodass Sie am Gate mindestens eine Vin + Vgs-Schwelle haben müssen, um die Arbeit zu erledigen.

Der typische Weg, dies zu tun, besteht darin, eine Boostrap- Schaltung zu verwenden, um diese Spannung zu entwickeln, die höher als die maximale ist. Unten ist ein DCDC, das einen Bootstrap verwendet ( hier simulieren )

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Die Scope-Spur links ist der Gate-Treiber für den n-FET. Sie werden feststellen, dass es zwischen 0 und 2x Vin (24 V für den Fall) schwingt. Dadurch wird sichergestellt, dass der FET mit minimalem Drain-Source-Widerstand vollständig eingeschaltet wird.

vielen Dank, @hacktastic, ich habe die Bootstrap-Schaltung verwendet, wie Sie vorgeschlagen haben. Ich werde versuchen, die Schaltung in der Frage hinzuzufügen. Ich kann jetzt die 400 V in 8 V umwandeln, die einzige Sache ist, dass meine Welligkeit 5 V beträgt, ich verwende möglicherweise die falschen Gleichungen. Gibt es verschiedene Gleichungen zur Berechnung der Induktor- und Kondensatorwerte für HV?
Die Herausforderung bei einem so hohen Schrittverhältnis besteht darin, dass die minimale Einschaltzeit für den High-Side-Schalter sehr kurz sein wird. Schlagen Sie vor, 2 oder 3 Stufen zu verwenden, um es herunterzustufen.
Allerdings wäre ein Herunterschalten von 600 V besser mit einer auf einem Flyback (Transformator) basierenden Topologie zu erreichen.
Sie müssen auch erwägen, die maximale Vgs auf einen sicheren Wert zu begrenzen.

Sie haben M1 als Source Follower verdrahtet: -

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Dies bedeutet, dass die Spannung an der Source weitgehend unbeeinflusst von der Eingangsspannung am Drain ist, und das sehen Sie. Versuchen Sie stattdessen, einen P-Kanal-MOSFET zu verwenden, oder verwenden Sie eine Gate-Source-Treiberspannung, die M1 als richtigen Schalttransistor betreiben kann.

"Versuchen Sie stattdessen, einen P-Kanal-MOSFET zu verwenden, oder verwenden Sie eine Gate-Source-Treiberspannung, die M1 als richtigen Schalttransistor betreiben kann." Der P-FET würde auch einen "Gate-Source-Treiber" benötigen.

Wenn Sie versuchen, einen MOSFET anzusteuern, der 600 V schaltet, empfehle ich die Verwendung eines isolierten Gate-Treibers. Sie könnten einen Bootstrap-Treiber verwenden, wie @hacktastic vorgeschlagen hat, aber es ist wahrscheinlich sinnvoller, stattdessen einen isolierten Gate-Antrieb zu verwenden, etwa so:

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Ich habe diese Schaltung auf everycircuit simuliert. Sie können es sich ansehen.

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Und hier ist eine Anwendung der isolierten Gate-Treiberschaltung in einem Halbbrückenwechselrichter :

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danke @Prathik Prashanth, das werde ich auf jeden Fall versuchen.
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