Zeta-Topologie DC-DC-Wandler instabil

Also habe ich versucht, einen DC/DC-Wandler mit Zeta-Topologie basierend auf einem einfachen Abwärtswandler-IC XL4016 zu bauen, der perfekt in einer normalen Abwärtstopologie funktioniert. Wenn es jedoch in einer Zeta-Topologie angeschlossen wird, wie im folgenden Schema gezeigt, wird das Schema instabil.

Stellt man die Ausgangsspannung mit Potentiometer R1 auf zB 9V ein, so ist bei Eingangsspannungen V1 < ~7V und V1 > ~12V alles mehr oder weniger in Ordnung, bis auf +-0,5V Spannungsänderungen bei der Eingangsspannung. Wenn die Eingangsspannung nahe an der Ausgangsspannung liegt (V1 > 7V && V1 < 12V), springt der Wandler plötzlich auf ~14-16V Ausgangsspannung und "rastet" in diesem Zustand ein - egal wie hoch die Eingangsspannung ist (auch wenn es außerhalb des 7-12-V-Bereichs liegt) oder der Potentiometerposition, bleibt es auf dieser Ausgangsspannung, bis die Stromversorgung unterbrochen oder das Potentiometer ganz auf Minimum eingestellt wird.

Was könnte hier also das Problem sein, sowohl mit dem plötzlichen Anstieg und Einrasten der Ausgangsspannung als auch mit der etwas instabilen Ausgangsspannung (+-0,5 V) außerhalb des "Todesbereichs"?

XL4016-Datenblatt: http://www.xlsemi.com/datasheet/xl4016%20datasheet.pdf

PS Es scheint kein Problem mit dem maximalen / minimalen Arbeitszyklus zu sein: Der Arbeitszyklus in der Zeta-Topologie bei Eingangsspannungen nahe den Ausgangsspannungen wird fast 50%, nicht 100% oder 0%, und der XL4016-IC behauptet um den vollen Arbeitszyklusbereich von 0% bis 100% nutzen zu können.

Für die Eingangsspannung verwende ich übrigens das Mastech HY3005 Netzteil.

Der Schaltplan funktioniert gut in der Proteus-Simulation, wobei der XL4016-IC in Lm2576-ADJ geändert wurde (ich habe das XL4016-IC-Modell nirgendwo gefunden).

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Antworten (1)

Problem behoben, indem C1 deutlich auf 47 uF erhöht wurde. Wahrscheinlich ist das zu viel, aber es gibt keine Möglichkeit, es in vernünftigen Grenzen zu übertreiben. Das Hinzufügen eines 220-uF-Filterkondensators am Eingang reduzierte die Spannungsinstabilität erheblich auf +-0,05 V.

Texas Instruments hat einige großartige Materialien für das Design von Zeta-Konvertern:

Während der C1-Wert unwichtig erscheinen mag (wie ich zuerst annahm), hat er tatsächlich eine gewisse minimale Kapazität, da der Spannungsabfall darauf zu groß werden könnte. Ich habe jedoch keine Ahnung, warum es bei Arbeitszyklen nahe 50% passiert.

Im ersten Link wird der Mindestwert des C1-Kondensators auf Seite 4 des Dokuments angezeigt. Es hängt weitgehend von der Frequenz Ihres Controllers, dem maximalen / minimalen Arbeitszyklus und den typischen Eingangs- und Ausgangsspannungen / -strömen ab, sodass dieser Kondensatorwert von Fall zu Fall variiert.