Entwicklung der CoutCoutC_{out}-Spezifikation für DC-Werkbankstromversorgung

Ich entwerfe ein DC-Werkbanknetzteil gemäß dem allgemeinen Entwurfsverfahren, das von Christophe Basso in seinem Buch Designing Control Loops for Linear and Switching Power Supplies: A Tutorial Guide beschrieben wird . Teilweise liegt es daran, dass ich eine bessere Bench-Versorgung haben möchte (dies wird neue "Eingeweide" für eines meiner alten HP 721A-Versorgungen bilden , aber hauptsächlich, weil ich das Design von Regelkreisen studieren möchte.

Das allgemeine Verfahren unterteilt den Gesamtumrichter in die Anlage (aka Modulator) und einen Kompensator . Man bestimmt die Übertragungskennlinie der Anlage und konstruiert dann den Kompensator, um die optimale Schleifenübertragungskennlinie (Bandbreite und Stabilität) zu erzeugen, wenn die Übertragungskennlinie des Kompensators mit der des Modulators "multipliziert" wird.

Meine Frage ist: Ist C Ö u T Teil der Anlage oder Teil des Kompensators?

Abgesehen von den formalen Designschritten muss ich Folgendes verstehen: Wann im Designprozess bestimme ich den Wert (einschließlich vielleicht ESR) von C Ö u T ? Kann das nur durch "Vorkompensator" -Spezifikationen bestimmt werden, wie vielleicht die Ausgangsimpedanz? Oder ist es wirklich Teil des Entschädigungssystems? Oder ist es vielleicht einer dieser chaotischen Designpunkte, die während des Prozesses wirklich mehrmals berücksichtigt werden müssen?

Ich scheine die Vorstellung aufzugreifen C Ö u T wird als Teil der Anlage betrachtet, aber zumindest in meinem Design fügt es hinzu (in Verbindung mit R l Ö A D ) ein Niederfrequenzpol, der im Kompensationsschema ziemlich kritisch ist.

Dies ist mein bisheriger Schaltplan, mit Kästchen, die die Modulator / Kompensator-Grenzen darstellen, so gut ich sie bestimmen konnte:Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Im Moment hat die Schleifenübertragungscharakteristik die folgenden Pole und Nullstellen:

  • P 1 - R l Ö A D C Ö u T , ungefähr 3Hz
  • P 2 - niedriger Pol von LF411, etwa 15 Hz
  • z 1 - R 1 C 1 , ungefähr 350Hz
  • P 3 - F H F e des 2N3055, etwa 10 kHz

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Es ist ziemlich stabil in der Simulation und auf der Bank, aber die Bandbreite ist ziemlich gering und C Ö u T scheint mir ein bisschen heftig, ich habe diesen Wert nur willkürlich als Ausgangspunkt ausgewählt, basierend auf dem, was in meinem Agilent E3610 war (der eine Kapazität von 15 V / 3 A gegenüber 30 V / 300 mA für diesen hat).

Wie auch immer, ich denke, es ist Zeit zu bekommen C Ö u T eingewählt und wollte nur wissen, ob ich hier den Karren vors Pferd spanne.

Antworten (2)

Meine Frage ist: Ist Cout Teil der Anlage oder Teil des Kompensators?

Ich bevorzuge C Ö U T ist Teil der Anlage, hat aber für die Analyse keine Bedeutung. Ich sage, es ist Teil der Anlage, weil es für die Stabilität eigentlich nicht benötigt wird, da Sie einen 2N3055 in einer Emitterfolger-Konfiguration verwenden. Man könnte argumentieren, dass es natürlich Teil des Modulators ist.

Hallo Andy, ich denke, Sie werden feststellen, dass der 2N3055 ein gemeinsamer Emitter ist. Es ist eine etwas seltsame Version davon; Der S + -Knoten ist Masse und der Ausgang ist tatsächlich S-, ein invertierender DC-Verstärker insgesamt (nicht nur der Operationsverstärker). Der 2N3055 fügt also Verstärkung hinzu F hfe trägt einen Pol zur Schleifenübertragungscharakteristik bei. Der Grund, dachte ich C Ö u T Teil des Ausgleichs war der von Pol beigesteuerte Beitrag R l Ö A D C Ö u T muss niedrig sein, um die Verstärkung vor dem "unbeweglichen" Pol des 2N3055 nach unten zu fahren.
Schau dir die Schaltung nochmal an. Es ist ein gewöhnlicher Kollektor, auch bekannt als Emitterfolger. Der 2N3055 fügt keine Spannungsverstärkung hinzu - die Emitterspannung stellt den positiv geregelten Ausgang des Reglers ein, der zufällig 0 V (S+) genannt wird, wobei S- mit -45 Volt verbunden ist.
Ich habe das CE/CC-Rätsel unter einer separaten Frage hier gepostet, wenn Sie einen Blick darauf werfen möchten: electronic.stackexchange.com/questions/192945/… . Andere Mitglieder haben es als CE identifiziert und wieder andere stimmen Ihnen als CC zu. Dürfte eine interessante Frage sein :)

Die ideale Ausgangskapazität einer CV/CC-Stromversorgung ist Null. Sobald Sie das für die Stabilität erforderliche Minimum überschritten haben, wird es zu einem Kompromiss zwischen dem Einschwingverhalten der Stromregelung und dem Einschwingverhalten der Spannung.

Wenn Sie keine sehr schnell wirkende Ausgangsstrombegrenzung anstreben - was für eine 300-mA-Versorgung durchaus ein vernünftiger Ansatz sein kann -, ist eine Optimierung des Spannungseinschwingverhaltens bei gleichzeitiger Stabilität am sinnvollsten.

Da Ihre Ausgangsstufe ein gemeinsamer Emitter ist, können Sie einen kompensierenden Miller-Kondensator hinzufügen C C B . Diese Kapazität wird effektiv durch die Hochfrequenzverstärkung des Transistors skaliert und dient dazu, die Schleife zu stabilisieren. Wenn Sie die Lastkapazität hinzufügen, sinkt die Hochfrequenzverstärkung. Die Frequenz des internen Pols steigt, aber am Ausgangsknoten wird ein Niederfrequenzpol erzeugt.

Nun, 2N3055 hat zunächst keine große Verstärkung, aber Sie könnten Ihre Schaltung auf diese Weise mit einer Ausgangskapazität von null vollständig stabilisieren, und vielleicht mit einem Transistor, der etwas besser als 2N3055 ist, würde sie bei jeder kapazitiven Last, die Sie anschließen würden, stabil bleiben dazu. Vielleicht würde sogar 2N3055 reichen - habe ich nicht ausprobiert.

Dies ist die Technik, die zB in LM7231 verwendet wird. Sie sind praktisch für "Anycap"-Lasten und behalten gleichzeitig eine gute Bandbreite ohne Lastkapazität bei. Ich habe mehrere anständig funktionierende Zubehörteile herstellen lassen, indem ich einfach eine ganze Reihe dieser Chips parallel geschaltet habe. Eine 300-mA-20-V-Versorgung würde 6 davon benötigen, gekoppelt an einen luftgekühlten Kühlkörper im PC-CPU-Stil, und würde mit -1,5 V, +21,5 V Versorgung betrieben. Ein externer DC-Servo, der aus zwei Quad-Operationsverstärkern besteht, wird benötigt, um ihre Offsets zu stabilisieren. Ein eher brutaler Ansatz, aber seine Variationen haben mir gute Dienste geleistet. Dies ist besonders praktisch, wenn Sie das Netzteil mit einer Referenzspannung ansteuern und als Verstärker fungieren müssen. LM7231 ist vielleicht so schnell, wie Sie mit Netzteilen fahren können, die Bananenkabel zum Anschluss an die Lasten verwenden. Normalerweise verwende ich an diesen Netzteilen zusätzlich zu den Bananenbuchsen einen BNC-Ausgang.

Ein LM7231 könnte vielleicht auch einen Leistungsemitterfolger mit zusätzlicher BE-Kapazität ansteuern, um die Lastkapazität bei hohen Frequenzen mit der Ausgangsstufe des Operationsverstärkers zu koppeln. Bei hohen Frequenzen wäre der Ausgangsstrom auf den des LM7231 begrenzt, dh +65 mA, aber bei niedrigen Frequenzen wäre die Grenze das, was der Follower aufnehmen kann. 65mA ist in vielen Anwendungen eine ausreichende Basisleistung.

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