Schaltnetzteil: Spannungsmodussteuerung und Fehlerverstärkerausgang

Ich versuche zu verstehen, wie die Regelung im Fall von Voltage Mode Control (VMC) und Current Mode Control (CMC) auf Cycle-Cycle-Basis erfolgt.

Ich verstehe, dass im Fall von VMC ein Fehlerverstärker Vout der Stromversorgung mit einer festen Referenz (Vref) vergleicht und einen Fehlerausgang Vc erzeugt. Es ist diese Vc, die dann verglichen mit einer Sägezahnwellenform mit fester Frequenz zu einer PWM mit variierendem Arbeitszyklus führt. Um es kurz zu machen, Vc beeinflusst das Tastverhältnis.

Was genau ist die Natur von Vc und wie verändert sie sich?

Stellen wir uns vor, dass ein Netzteil Vin = 12 V und Vout = 3 V hat. Der Designer hat sich gewünscht, dass Vc = 1 V ist, wenn Vout = 3 V ist. Ja, wir diskutieren über einen Lehrbuchbock.

Stellen Sie sich den Fall vor, wenn die Last zunimmt, was dazu führt, dass Vout auf 2,1 V fällt. Vc muss daher steigen. Wenn Vc auf z. B. 1,5 V ansteigt, erhöht sich das Tastverhältnis und folglich steigt Vout wieder auf 3 V an.

Wenn Vout wieder auf 3 V ansteigt, welchen Wert hat Vc jetzt? Bleibt es bei 1,5 V oder fällt es auf 1 V zurück?

Wenn Vc auf 1 V zurückgefallen ist, wird Vout immer zwischen 2,1 V und 3 V schweben? Ist das richtig verstanden? Ist VMC deshalb für große Lastwechsel ungeeignet?

Am Ausgang des Operationsverstärker-Fehlerverstärkers befindet sich ein Kompensationsnetzwerk. Was tut es?

Ich entschuldige mich, aber bitte bemühe mich, nicht in Bezug auf Pole/Nullen, Bode-Plots, Kontrolltheorie, Übertragungsfunktionen usw. zu erklären. Ich habe noch kein Stadium erreicht, in dem ich sie schätzen könnte.

Meine nächste Frage zu CMC folgt, sobald ich ein besseres Verständnis von VMC habe.

Antworten (1)

Es ist schwer, ein Steuersystem ohne Steuertheorie zu erklären, aber Vc ist typischerweise der Ausgang des Kompensators, der das durch die Kompensation modifizierte Fehlersignal ist.

Dies geht in einen Modulator. Diese Spannung "legt" also im Grunde das Tastverhältnis der PWM fest. Wenn Sie also rückwärts arbeiten, erfordert eine bestimmte Ausgangsspannung unabhängig von der Ausgangsspannung einen bestimmten Arbeitszyklus. Bei einem Tiefsetzsteller (in CCM) ist es Vout/Vin. Das Ziehen von Strom aus dem Ausgang würde normalerweise dazu führen, dass der Ausgang aufgrund von Serienimpedanzen abfällt, aber die Steuerschleife passt das Tastverhältnis an, indem sie Vc leicht nach oben bewegt, um den Ausgang auf einem konstanten Wert zu halten.

Die Kompensation passt die Reaktion des Controllers so an, dass Vc in angemessener Zeit genau den richtigen Punkt erreicht, ohne über die Marke hinauszuschießen oder zu oszillieren.

In meinem ursprünglichen Beispiel bleibt Vc also bei 1,5 V, vorausgesetzt, Vout == VRef. Das Kompensationsnetzwerk "erhält" also Vc, sobald Vout - Vref = 0 ist. Richtig?
Richtig, Vc bleibt auf dem Wert, den es haben muss, um den Ausgang auf Vref zu halten. Wenn die Last wegfällt, fällt sie wieder nach unten (unter der Annahme, dass sie niedriger ist = niedrigerer Arbeitszyklus) und bleibt dort, wo sie vor dem Anlegen der Last war.
Vielen Dank. Dies war eines meiner wichtigsten Missverständnisse, und Sie haben es geklärt. Nochmals vielen Dank!
Folgefrage: Kann es nach einer Änderung von Vout mehrere PWM-Zyklen dauern, bis das Kompensationsnetzwerk ein aktualisiertes Vc erzeugt? Ist das der Grund, warum der Spannungsmodus als langsam angesehen wird?
Nun, ich würde sagen, dass es mehrere Zyklen dauern kann, bis Vc seinen endgültigen Wert erreicht, obwohl es sofort anfangen sollte, auf eine Änderung zu reagieren. Wenn die Kompensation richtig ausgelegt ist, muss der Spannungsmodus nicht langsam sein, er kann mit dem Strommodus sehr konkurrenzfähig sein. Es ist nur so, dass es viel schwieriger sein kann, ihn für hohe Leistung zu kompensieren.
Voll Verstanden. Es passt jetzt zusammen.
Ich habe endlich erkannt, dass das Kompensationsnetzwerk einfach ein Tiefpassfilter / Integrator ist. Der Operationsverstärker wird alles tun, um zu verhindern, dass sich die Kondensatorspannung (an der negativen Rückkopplung) ändert, indem er Vout (Vc) anpasst. Wenn also Vout abfällt, würde der Kondensator versuchen, sich auf die neue Probe zu entladen, und Vout des VEA würde ansteigen, um zu verhindern, dass sich die Kondensatorspannung ändert. Wenn umgekehrt Vout ansteigt, würde der Kondensator versuchen, sich auf den neuen höheren Abtastwert aufzuladen. Der Operationsverstärker würde Vout automatisch reduzieren, um zu verhindern, dass der Kondensator dies tut. So einfach am Ende!!!