Wie man PWM regelt, um einen Aufwärtswandler zu steuern

Ich erstelle einen einfachen Aufwärtswandler nach dem klassischen Schaltplan nur zu Lernzwecken.

Der Schalter ist ein Leistungstransistor, der vom PWM-Ausgang eines Arduino gesteuert wird (mit zusätzlichen erforderlichen Komponenten). Ich möchte einen Rückkopplungsmechanismus implementieren, um die Ausgangsspannung zu steuern oder zu regeln. Ich bin ein Anfänger, aber ich weiß, wie man einen Spannungsteiler verwendet, um die Ausgangsspannung als analogen Eingang für Arduino zu lesen. Was ich mir nicht ganz sicher bin, ist, was ich basierend auf der Eingabe erhöhen oder verringern soll. Wenn ich zum Beispiel die Ausgangsspannung erhöhen muss, um den gewünschten Ausgangsspannungspegel beizubehalten, sollte ich

  1. Erhöhen Sie einfach das Tastverhältnis und halten Sie die Frequenz konstant?
  2. Arbeitszyklus erhöhen und Frequenz verringern?

Ich möchte eine höhere Einschaltzeit des Schalters erreichen, aber was ist der richtige Weg, dies zu tun?

Wenn nur das Umschalten des Arbeitszyklus die Antwort ist, wie wirkt sich die Frequenz auf die Ausgangsparameter aus? Ermöglicht es auch die Steuerung der Ausgangsspannung (aber nicht auf die richtige Weise)? Oder bestimmt es, wie viel Strom ich der Ausgangslast zulasse? Oder etwas anderes? Bitte helfen Sie.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Als Maßnahme erster Ordnung erhöhen Sie dann ja das Tastverhältnis, um die Ausgangsspannung zu erhöhen. Die genaue Gleichung hängt davon ab, ob Sie im DCM- oder im CCM-Modus arbeiten.
Aufwärtswandler arbeiten normalerweise mit PFM
Vielleicht finden Sie interessante Daten in einem Tutorial-Seminar, das dieses Jahr in San-Antonio, TX, abgehalten wurde: cbasso.pagesperso-orange.fr/Downloads/PPTs/… Es gibt viele Bücher zum Thema Schaltwandler, wenn Sie sich weiter vertiefen möchten Thema.

Antworten (2)

Denken Sie darüber nach, was passiert. Der Schaltzyklus besteht aus zwei Teilen. Der erste Teil ist, wenn der Schalter geschlossen ist und die Eingangsversorgungsspannung über die Induktivität gelegt wird. Dadurch steigt der Strom positiv an: -

D ich D T = v L

Je länger der Schalter geschlossen ist, desto höher wird der Strom. Mehr Strom bedeutet mehr im Magnetfeld gespeicherte Energie (W): -

W = 1 2 ⋅ L ICH 2

Wenn der Schalter öffnet, wird diese Energie über die Diode an die Last übertragen. Wenn dies 100.000 Mal pro Sekunde geschieht, beträgt die Leistung für die Last 100.000 x W.

Sie können also Arbeitszykluserhöhungen verwenden, um mehr Leistung an die Last zu senden, und Sie können den Arbeitszyklus ändern, um die Spannung an der Last zu regulieren. Wenn Sie den Arbeitszyklus konstant halten und die Frequenz erhöhen, verringert sich die "Ladezeit" mit zunehmender Frequenz und die pro Zyklus übertragene Energie nimmt quadratisch mit der Frequenz ab, aber da die Frequenz zunimmt, werden mehr Pakete mit reduzierter Energie pro Sekunde geliefert. Eine Erhöhung der Frequenz bei konstanter Einschaltdauer reduziert die Leistung zur Last proportional.

Danke @Andy Es beantwortet meine beiden Fragen. Und jetzt verstehe ich, wie die PWM geregelt werden sollte.

Kurze Antwort: Arbeitszyklus variieren, Frequenz konstant halten. Verwenden Sie vorzugsweise die höchstmögliche Frequenz.

Der übliche Ansatz zum Entwerfen der Steuerung einer Schaltnetzteilversorgung ist die Verwendung des Zustandsraum-gemittelten Modells des Systems (erstmals 1976 von Cuk eingeführt, Link ).

Dieses gemittelte Modell repräsentiert das tatsächliche System am besten, je näher die Schaltperiode bei Null liegt. Wählen Sie daher die höchstmögliche Frequenz für PWM (erreichbar durch den Mikrocontroller ohne Signalverfälschung) und ändern Sie sie nicht.

Der Regelvorgang ist dann inhärent eine Frage der Tastverhältnisberechnung. Der direkteste Ansatz besteht darin, die Annahme des stationären Zustands (Ausgangsspannung ist bereits konstant) und den Arbeitszyklus wie im Wikipedia-Artikel zu erhalten D = 1 − v ich v Ö . Oder nutzen Sie das Zustandsraum-gemittelte Modell und entwerfen Sie einen Regler mit PI-Aktion.

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