Отрицательная индуктивность и нестабильность каскадного преобразователя постоянного тока в постоянный


13

Я пытаюсь отладить пару каскадных преобразователей постоянного тока и натолкнулся на кирпичную стену. Местный FAE сказал, что это, вероятно, связано с «Отрицательной входной индуктивностью» на втором преобразователе, которая портит стабильность первого преобразователя (но FAE не собирается «помогать» больше). Проблема в том, что я не могу найти заметки приложений, бумаги, книги и т. Д. По этому вопросу.

Мой вопрос: знаете ли вы какую-либо литературу по таким вопросам? Или, что еще лучше, есть идеи о том, что стоит попробовать или посмотреть?

Вот мои настройки ...

Преобразователь 1: от + 4 В до + 12 В при усилении на 1 А. Частота переключения составляет около 350 кГц. Конвертер 2: На самом деле это аудио усилитель класса D мощностью 10 Вт (который в основном является переключающим понижающим преобразователем). Частота переключения составляет около 310 кГц.

И проблема ...

Преобразователь 1 работает нормально с резистивной нагрузкой вместо преобразователя 2. Он даже работает, если резистор включен / выключен на звуковых частотах.

Преобразователь 2 работает нормально при питании от настольного источника питания.

Когда преобразователь 1 подает преобразователь 2, C1 отключится из-за перегрузки по току через MOSFET. Отключается легче, если частота звука ниже. Выше 1 кГц синусоида, кажется, работает нормально. Когда он отключается, выходная мощность составляет всего около 50% от того, что преобразователи могут делать отдельно.

Идеи? Указатели?

Обновление: я нашел проблему.

Были две ошибки ...

  1. По сути, Олин был прав. Я сделал просчет. Первый преобразователь должен был обеспечивать подачу в два раза больше тока, чем он давал. Вместо +12 В при 1 А нам потребовалось 2 ампера.

  2. Преобразователь 1 является преобразователем режима тока - это означает, что он имеет токовый резистор между MOSFET и GND. Похоже, что следы и переходы печатной платы для этого пути прохождения сигнала были не до задачи. Я пробовал несколько резисторов в диапазоне от 4 до 24 мОм, но подозреваю, что следы / переходы добавляли еще 5 или 10 мОм. Конечным результатом является то, что мы перегрузили током раньше, чем хотели.

В процессе отладки я изолировал преобразователь 1 от остальной части схемы и подстроил его, чтобы обеспечить нагрузку 2 А в нагрузке резистора. После того, как он заработал, я снова подключил его к аудио усилителю, и он работал нормально при всех ожидаемых нагрузках и звуковых частотах.

Так что, по-видимому, это не имеет ничего общего с отрицательной индуктивностью или чем-то еще.

Для того, чтобы быть в основном цифровым парнем, я уверен, что становлюсь намного лучше в аналоговых вещах! :)


1
По крайней мере, он отключается. Наши взрываются. :( Резистивная нагрузка, которая работает на первом преобразователе, потребляет равную или большую мощность, чем тест усилителя, верно? Включая неэффективность усилителя? Вы не оцениваете резистор, эквивалентный натурной синусоидальной волне, а затем тестируете усилитель с полноразмерной прямоугольной волной или чем-то в этом роде?
эндолит

1
Вы пробовали серьезно большой конденсатор на выходе 1? Настолько большой, что вам МОЖЕТ быть резистор, заряжающий его, чтобы остановить его и остановить запуск первого преобразователя.
Рассел МакМэхон

1
@endolith Да, когда Converter1 выключается, он работает на 50% от того, что он может сделать с резистивной нагрузкой - на основе среднеквадратических измерений.

@Russell Мы пытались поместить пробки и / или катушки индуктивности между ними без особого успеха. Но мы еще не пробовали супер огромные страшные кепки.

1
Если вы решили проблему, опубликуйте ответ на свой вопрос, не редактируйте вопрос.
mjh2007

Ответы:


6

Судя по вашим числам, мгновенное извлечение, когда выходной аудиосигнал находится на максимальном пике формы сигнала, слишком велико для преобразователя 1. Это объясняет, почему он работает на более высоких частотах, поскольку преобразователь 1 в этом случае видит скорее среднее, а не пиковое мгновенное значение. текущая ничья.

Вы говорите, что преобразователь 1 выдает 12 В при 1 А, что составляет 12 Вт. Чтобы получить среднюю среднеквадратичную мощность 10 Вт, пики звуковых сигналов возрастают вдвое быстрее. Это перегрузит конвертер 1 почти в 2 раза, согласно вашему описанию. При выходе звука 1 кГц перегрузка происходит только в течение 250 мкс за раз. Поскольку среднее значение в порядке, преобразователь 1 не неисправен.

Конечно, это всего лишь предположение, но оно соответствует предоставленной вами информации.


4

Я думаю, что ваш FAE в замешательстве.

Усилитель является нагрузкой постоянной мощности для первой ступени DC-DC. Если выходное напряжение первой ступени падает, усилитель будет потреблять больше тока для поддержания той же выходной мощности. Поэтому усилитель имеет отрицательную характеристику полного сопротивления, а не отрицательную «индуктивность» (что бы это ни значило).

Нагрузка с отрицательным импедансом имеет значение для стабильности. Если величина отрицательного импеданса нейтрализует демпфирующую сеть LC-фильтра выходного сигнала блока питания, блок питания может колебаться.

В Venable Industries есть серия документов на тему стабильности (H. Дин Венейбл = гуру системы управления) - ознакомьтесь с TP-12 (требуется бесплатная регистрация).

Если вы не видите признаков нестабильности на ступени постоянного тока (беспорядочные импульсы, синусоидальная пульсация), то преждевременное отключение происходит не из-за петлевых взаимодействий.


-1
Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.