Regenerativer Lastkreis

In einer kürzlich gestellten Frage wurde gefragt, ob ein Aufwärtswandler verwendet werden könnte, um die Ausgangsleistung eines zu testenden Abwärtswandlers zu „recyceln“. Es gibt eine ganze Reihe kommerzieller regenerativer elektronischer Lasten, die auf dem Markt erhältlich sind. a) Sie sind jedoch in der Regel vom Typ Powerline Tie-In und senden ihren Strom an das Wechselstromnetz und nicht an eine Gleichstromleitung, und b) ich konnte keine Schaltpläne für kommerzielle oder regenerative Lasten von DYI finden.

In der obigen Schaltung (aus der zuvor erwähnten Frage)$V_{in}$ist mit dem Ausgang des Tiefsetzstellers verbunden. Immer wenn zwei Netzteile miteinander verbunden sind, kann es zu Konflikten kommen, welches Netzteil die Spannung steuert. Damit die Schaltung funktioniert und sich nicht bei 0 Volt als stabilem Punkt einpendelt, muss die externe Stromversorgung in jedem Wettbewerb mit dem Abwärtswandler "gewinnen". Die externe Stromversorgung muss Strom liefern, um alle Verluste in der Schleife auszugleichen. Eine Möglichkeit sicherzustellen, dass die externe Stromversorgung der "Master" in diesem Wettbewerb ist, besteht darin, die externe Stromversorgung mit einer sehr niedrigen Impedanz und dem Ausgang des Aufwärtswandlers mit einer hohen Impedanz zu versehen. Die Verwendung eines Wechselstromnetzes oder einer Bleisäurebatterie für die externe Stromversorgung erfüllt die erste Bedingung. Die Verwendung des Aufwärtswandlers im Stromregelungsmodus erfüllt die zweite.

Es wäre jedoch schön, externe Netzteile verwenden zu können, die Elemente enthalten, die den "Rückfluss" blockieren. Betrachten Sie die folgende Schaltung:

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Vorausgesetzt, die Last kann den gesamten Strom aus dem Strommodus-Aufwärtswandler ziehen (bei der externen Versorgungsspannung), steuert die externe Versorgung die Spannung. Wenn die Last jedoch nicht den gesamten Strom bei dieser Spannung aufnehmen kann, steigt die Spannung über der Last.

Nun kann man sagen „Warte mal“, der Strom in die Last muss größer sein als der vom Hochsetzsteller gelieferte Strom, sonst hätten wir eine „kostenlose Energiequelle“. Dies ist jedoch nicht der Fall. Es ist lediglich erforderlich, dass die Energie, die der Buck/Boost-Schleife zugeführt wird, im Durchschnitt gleich der Energie ist, die dort dissipiert wird. Es ist lediglich erforderlich, dass der Strom des Aufwärtswandlers im Mittel geringer sein muss als der Strom, der vom Abwärtswandler gezogen wird. Beide Wandler haben jedoch Elemente, die Energie speichern, und Simulationen zeigen, dass der Buck möglicherweise vorübergehend weniger Strom zieht als die Boost-Versorgungen, was zu einem signifikanten Anstieg der Verbindungspunktspannung führt.

Ideen, die sofort als Lösungen auftauchen, sind 1) Verwenden Sie einen größeren Kondensator aus$V_{in}$auf Masse, oder 2) einen Shunt-Widerstand vom Buck verwenden$V_{out}$grundieren. Ein Problem bei 1) ist, dass wir nicht im Voraus wissen, wie viel Energie im Tiefsetzsteller gespeichert sein könnte, es sei denn, wir kennen die Details des Tiefsetzstellers im Voraus. Wir könnten, aber es wäre schön, sich nicht auf solches Wissen verlassen zu müssen. Ein Problem mit 2 besteht darin, dass es die Menge des recycelten Stroms verringert. Keines dieser Probleme ist ein Projektkiller. Allerdings frage ich mich, ob es einen besseren Weg gibt.

Meine Frage. Kann sich jemand eine andere Möglichkeit vorstellen, eine externe Versorgung, die den Stromrückfluss einschränken könnte, mit einem Aufwärtswandler im Stromregelungsmodus zu verbinden, sodass die Spannung von der externen Versorgung bestimmt wird, selbst wenn die Last nicht alle akzeptiert Strom, den der Aufwärtswandler vorübergehend liefern kann? Änderungen an der Beschaltung der Boost-Versorgung sind absolut akzeptabel. Das Hinzufügen eines niederohmigen Messwiderstands zwischen der externen Versorgung und dem Einbindungspunkt ist ebenfalls akzeptabel.