SMPS: Durchschnittliche Stromregelung vs. Spitzenstromregelung

Bitte korrigieren Sie mein Verständnis.

Ich verstehe, dass im Spitzenstrom-Steuermodus die langsame äußere Spannungsregelschleife einen Strombefehl an die schnellere innere Stromschleife erzeugt. Dieser Strombefehl begrenzt, wie viel Strom durch den Induktor fließen kann. Der Schalter wird ausgeschaltet, sobald der erfasste Induktorstrom die Decke erreicht. Jede Schwankung der Netzspannung wird somit in Echtzeit berücksichtigt, anstatt sie über Änderungen in Vout zu erkennen, deren Manifestation einige Zeit in Anspruch nehmen kann.

Was genau ist die durchschnittliche Stromregelung? Ist dies so einfach wie das Generieren eines Strombefehls, der eher den gewünschten durchschnittlichen Induktorstrom als den Spitzenstrom darstellt? Und wie im obigen Fall wird der Schalter ausgeschaltet, sobald der Induktorstrom die durchschnittliche Stromreferenz erreicht. Ist das richtig?

Warum sollte man die Durchschnittsstromregelung der Spitzenstromregelung vorziehen? Erklären Sie bitte ohne ohne Algebra. Ich muss leider sagen, dass die gesamte Literatur zu diesem Thema einfach nichts für den Laien ist.

Da ich daran interessiert bin, dies auf digitale Weise zu tun, möchte ich die verfügbaren ADC-, DAC- und Analogkomparatoren auf meinem Mikrocontroller nutzen. Was kann hier ein guter Algorithmus sein?

Bitte beraten.

Können Sie einen Link zur durchschnittlichen Stromregelung bereitstellen?

Antworten (1)

Ja, die durchschnittliche Steuerung misst den durchschnittlichen Strom in der Induktivität und verwendet diesen in der inneren Stromschleife.

Ein Vorteil besteht darin, dass Sie bei Tastverhältnissen >50 % keine subharmonischen Schwingungen erhalten, wie dies bei der Spitzenstrommodussteuerung (ohne Steigungskompensation) der Fall ist. Außerdem ist der durchschnittliche Induktorstrom die wahre Zustandsvariable, die Sie zu steuern versuchen. Der Spitzeninduktorstrom ist nur eine Annäherung. Das Verhältnis von Spitze zu Durchschnitt ändert sich mit den Betriebsbedingungen.

Nachteile sind: Aufwändigere Messung des Durchschnittsstroms. Die Strombegrenzung kann nicht zyklusweise erfolgen.

Für die digitale Steuerung ist es ziemlich einfach. Erstellen Sie eine innere Stromschleife, indem Sie den durchschnittlichen Induktorstrom messen, und verwenden Sie den Fehler der äußeren Spannungsschleife, um die Stromreferenz so zu treiben, wie Sie es bei einem analogen Gerät tun würden.

Der Algorithmus wäre also wie folgt: Es wird zwei Softwareschleifen geben. Die erste Schleife ist die Spannungsschleife, die Vout periodisch misst, Vout mit VRef vergleicht und Vc (auch IRef) erzeugt. Dies wäre das digitale Äquivalent von VEA - Voltage Error Amplifier gewesen. Die zweite Schleife ist das digitale Äquivalent von CEA und führt jeden PWM-Zyklus aus. Es misst IL, vergleicht es mit IRef und erzeugt IC (Average Current). Dieser durchschnittliche Strom bestimmt den Arbeitszyklus. Es wird also keine externe Rampe benötigt. 2 ADC-Kanäle genügen + 1 PWM-Timer genügen. Richtig?
@ Raj Du hast es genau richtig. Sie möchten, dass die Bandbreite der Stromschleife >> als die Bandbreite der äußeren Spannungsschleife ist, um der Spannungsschleife nicht zu viel Phasenverzögerung hinzuzufügen. Die Stromschleife lässt dann die Induktivität in Bezug auf die Spannungsschleife "verschwinden", und die Kompensation der Spannungsschleife ist viel einfacher als im Spannungsmodus.
Vielen Dank Johannes. Ich habe viel in anderer Literatur über den verschwindenden Induktor gelesen, aber die Aussage / das Konzept nie ganz verstanden. Können Sie das bitte (bitte) in einfachen Worten erklären?
@ Raj Sure: Da Sie eine Schleife mit hoher Bandbreite haben, die den Strom in der Induktivität steuert, ist die Übertragungsfunktion dieses Teils der Schaltung (was die äußere Spannungsschleife betrifft) nur eine Konstante - die Anzahl der Ampere pro Volt, die Sie haben erhalten Sie mit Ihrem aktuellen Regelkreis (unabhängig vom Wert von L zum Beispiel). Sie haben also effektiv eine Stromquelle gebaut, die den Ausgangskondensator antreibt, und der L * S-Term erscheint nicht mehr in der Übertragungsfunktion der offenen Spannungsschleife. (In der Realität gibt es natürlich immer noch Effekte, die man beachten muss, aber das ist die Grundidee.)
SMPS: Durchschnittliche Stromregelung vs. Spitzenstromregelung
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