Hi, bei einem Abwärtswandler, ist der PWM Modulator ja eigentlich ein
Verstärker. Wenn sich die Eingangsspannung Sprunghaft ändert, ändert
sich ja auch sozusagen der Verstärkungsfaktor dieses Verstärkers, gibt
es eine Möglichkeit diese änderung der Eingansspannung als eine
Störgröße anzusehen und die Sprungantwort zu berechnen? Oder ist das
eine nichtlinearität, die nur Numerisch untersucht werden kann?
Der Schaltplan ist mit dem Vergleichbar:
http://www.joretronik.de/Web_NT_Buch/bilder/b6_1_f.gif
Jan R. schrieb:> Wenn sich die Eingangsspannung Sprunghaft ändert, ändert> sich ja auch sozusagen der Verstärkungsfaktor dieses Verstärkers, gibt> es eine Möglichkeit diese änderung der Eingansspannung als eine> Störgröße anzusehen und die Sprungantwort zu berechnen?
Es gibt fü dieses Problem zwei unterschiedliche Ansätze:
Man kann die Eingangsspannung messen und als Vorsteuerung in die PWM mit
reinrechnen, so dass bei einer Änderung der Eingangsspannung die
Pulsbreite entsprechend ändert, so dass sich diese Änderung möglichst
gar nicht auswirkt (Stichwort: "Voltage Feed Forward").
Man überlässt es dem Regler, den Fehler der dadurch entstehr,
auszuregeln.
Das zu berechnen ist eigentlich gar nicht besonders schwierig, weil die
Ausgangsspannung der PWM-Stufe direkt mit U = U_in * D berechnet werden
kann. Wenn sich die Eingangsspannung um 10 % ändert, dann ändert sich
auch diese Spannung um 10 %. Danach kommt dann die Speicherdrossel und
der Kondensator als Filter 2. Ordnung, damit kann man dann die
Sprungfunktion berechen.
Johannes E. schrieb:> Das zu berechnen ist eigentlich gar nicht besonders schwierig, weil die> Ausgangsspannung der PWM-Stufe direkt mit U = U_in * D berechnet werden> kann. Wenn sich die Eingangsspannung um 10 % ändert, dann ändert sich> auch diese Spannung um 10 %. Danach kommt dann die Speicherdrossel und> der Kondensator als Filter 2. Ordnung, damit kann man dann die> Sprungfunktion berechen.
Danke schonmal!
Aber, klar, das ist einfach. Wenn man davon Ausgeht, das D konstant ist.
Beim geschlossenen Regelkreis, habe ich dann ja aber ne verstärkungs
änderrung. Und nur die Sprungfunktion des geschlossenen Regelkreises
interresiert mich. U_in/U_steuer= V V ist der Verstärkungsfaktor der PWM
Stufe in der Strecke nebEn dem Filter 2.Ordnung .
Bei SG3524 bspw. , den ich für einfache Wandler als verwende, ist
U_Steuer durch eine Bandgap_Referenz fest auf 5V Also verändert sich
dieser Verstärkungsfaktor mit der Schwankenden eigangsspannung. Nun ist
dein Ansatz leider nichtmehr so einfach möglich..
Jan R. schrieb:> Also verändert sich> dieser Verstärkungsfaktor mit der Schwankenden eigangsspannung. Nun ist> dein Ansatz leider nichtmehr so einfach möglich..
Was genau willst du eigentlich berechnen.
Ein einfacher Fall wäre, wenn sich die Eingangsspannung sprungartig
ändert, z.B. von 12 V auf 15 V. Wenn man annimmt, dass sich die Spannung
am Regler-Ausgang erstmal nicht ändert, das Einschaltverhältnis also
konstant bleibt, dann macht die Spannung am Ausgang der PWM-Stufe auch
einen entsprechenden Sprung um 25% nach oben.
Die Spannung am Ausgang geht dann nach oben, und der Regler muss diese
Änderung dann ausregeln. Aus Sicht des Reglers ist das ganz ähnlich zu
einer Last-Änderung. Nur dass sich jetzt auch noch die Regelstrecke
verändert hat, die Verstärkung ist um 25 % größer geworden. Man muss
dann einfach mit dem neuen Wert der Verstärkung rechnen.
Wenn man allerdings vom allgemeinen Fall ausgeht, dass sich die
Eingangsspannung nicht sprungartig ändert, dann ändert sich auch die
Schleifenverstärkung ständig. Das kann man dann nicht mehr so einfach
analytisch berechnen, da ist dann eine numerische Simulation besser
geeignet.
Genau, dass ist ja dass was ich sage.
Für de Fall Netzspannung hätte ich aber folgende idee. Der Ripple ist ja
viel kleiner als die Netzspannung, und die änderung der
Schleifenverstärkung, ist sehr klein. Mit einem Mittelwert, kommt man da
wohl gut ran oder?
Jan R. schrieb:> Mit einem Mittelwert, kommt man da> wohl gut ran oder?
Ja, normalerweise schon. Oder aber du nimmst zusätzlich zum Mittelwert
noch die beiden Extremwerte. Wenn die Regelung für alle drei Spannungen
gut funktioniert, dann ist es in Ordnung.
Bei einem DC/DC-Wandler mit stark veränderlicher Eingangsspannung sollte
man aber schon über Regler mit Current-Mode-Regelung oder
Voltage-Feed-Forward nachdenken.
Jan R. schrieb:> Warum muss man eigentlich bei Currentmode die Drossel nichtmehr in die> übertragungsfunktion nehmen? Die verzögert den Stromfluss doch> immernoch..
Bei average current mode muß man das sehr wohl.
Meinst du peak current mode?
Da wird jeder Puls bei Erreichen des Peakwertes abgebrochen. Damit folgt
der mittlere Strom der Vorgabe unmittelbar.
http://www.ti.com/lit/an/snva555/snva555.pdf
Wenn die Spule nicht in die Regelstrecke eingeht, warum fängt das System
dann bei 50% Gastgrad zu schwingen an? Die Typen sagen mal wieder nur
dass aber nicht warum...
Edit:
Die Slope Kompensation schein nur bei Digitaler Regelung interessant zu
sein. (Stimmt das?)
http://www.ti.com/lit/an/sprabe7a/sprabe7a.pdf
Warum erhöht man dann nicht einfach die Abtastrate von dem Gedöns?
Jan R. schrieb:> http://www.ti.com/lit/an/snva555/snva555.pdf>>> Wenn die Spule nicht in die Regelstrecke eingeht, warum fängt das System> dann bei 50% Gastgrad zu schwingen an? Die Typen sagen mal wieder nur> dass aber nicht warum...
Tut es ja garnicht immer.
z.B. bei lückendem Betrieb.
Die subharmonische Oszillation und wann sie sich dämpft oder
aufschaukelt kann man sich ganz einfach mit Papier, Bleistift und Lineal
erklären.
>> Edit:>> Die Slope Kompensation schein nur bei Digitaler Regelung interessant zu> sein. (Stimmt das?)> http://www.ti.com/lit/an/sprabe7a/sprabe7a.pdf> Warum erhöht man dann nicht einfach die Abtastrate von dem Gedöns?
Nein, wie kommst du darauf? Die ist schon in den alten Unitrode-Büchern
ausführlich für die peak current mode Regler beschrieben.
btw. bedeutet höhere Abtastrate idR. immer höhere Kosten, und die will
der Endkunde nicht bezahlen...
Martin schrieb:> Jan R. schrieb:>> http://www.ti.com/lit/an/snva555/snva555.pdf>>>>>> Wenn die Spule nicht in die Regelstrecke eingeht, warum fängt das System>> dann bei 50% Gastgrad zu schwingen an? Die Typen sagen mal wieder nur>> dass aber nicht warum...>> Tut es ja garnicht immer.> z.B. bei lückendem Betrieb.>> Die subharmonische Oszillation und wann sie sich dämpft oder> aufschaukelt kann man sich ganz einfach mit Papier, Bleistift und Lineal> erklären.>
Was kann man sich mit Papier erklären? Warum entsteht diese Oszillation?
Von der Regelstrecke kommts ja wohl nicht..
Kannst du mir das erklären?
Was ist eine Slope Compensation eigentlich?
Aus den Skripten habe ich natürlich schon gelesen, dass das eine Rampe
ist, die die messung überlagert, aber warum? Was zum Teufel muss da
Kompensiert werden, wenn durch die Drossel nichtmal ein Pol entsteht?
Wie soll das Schwingen, wenn nichtmal das Barkhausen Kriterium erfüllt
ist?
Jan R. schrieb:> ...> Was kann man sich mit Papier erklären? Warum entsteht diese Oszillation?> Von der Regelstrecke kommts ja wohl nicht..> Kannst du mir das erklären?>
Den Stromverlauf kann man rein geometrisch simulieren, wenn man ideale
Verhältnisse ansetzt. Ab dem Start der Periode steigt der Strom mit
einer konstanten Rampe bis zur Abschaltschwelle, dann sinkt er wieder
mit einer anderen Steilheit, bis der nächste Einschaltzeitpunkt gekommen
ist.
Am besten zeichnet man sich erst einmal einen Zustand bei dem Ein- und
Ausschaltstrom gleich groß sind.
Dann startet man mit einer kleinen abweichung des Einschaltstromes und
man stellt fest daß die Abweichung nach 2 Perioden kleiner geworden ist
wenn man einen duty cycle <50% hat, und sie wird größer bei duty cycle
größer 50%.
Natürlich kann man das genauso rechnen.
> Was ist eine Slope Compensation eigentlich?
Eine Methode die dem Verstärken der Abweichung entgegen wirkt.
Mit einem tollen Namen den sich irgend ein Typ irgendwann mal ausgedacht
hat. Der Name ist egal, das was die Methode bewirkt ist entscheidend.
(kann man auch geometrisch auf dem Papier nachspielen)
Natürlich gibt dann der überlagerte Regler streng genommen keinen
Peakstrom Sollwert mehr aus, da der Peak Schaltzeitpunkabhängig wird.
> Aus den Skripten habe ich natürlich schon gelesen, dass das eine Rampe> ist, die die messung überlagert, aber warum? Was zum Teufel muss da> Kompensiert werden, wenn durch die Drossel nichtmal ein Pol entsteht?> Wie soll das Schwingen, wenn nichtmal das Barkhausen Kriterium erfüllt> ist?
Bevor du Dir tolle Namen merkst solltest du dir klar werden worum es
geht, und daß das Barkhausen-Kriterium hier nicht 1:1 angewendet werden
kann, so wie Du Dir das vorstellst.
Martin schrieb:> Jan R. schrieb:>> ...>> Was kann man sich mit Papier erklären? Warum entsteht diese Oszillation?>> Von der Regelstrecke kommts ja wohl nicht..>> Kannst du mir das erklären?>>>> Den Stromverlauf kann man rein geometrisch simulieren, wenn man ideale> Verhältnisse ansetzt. Ab dem Start der Periode steigt der Strom mit> einer konstanten Rampe bis zur Abschaltschwelle, dann sinkt er wieder> mit einer anderen Steilheit, bis der nächste Einschaltzeitpunkt gekommen> ist.
Ja und was soll mir das jetzt helfen? Wie soll ich das Zeichnen?
> Am besten zeichnet man sich erst einmal einen Zustand bei dem Ein- und> Ausschaltstrom gleich groß sind.>> Dann startet man mit einer kleinen abweichung des Einschaltstromes und> man stellt fest daß die Abweichung nach 2 Perioden kleiner geworden ist> wenn man einen duty cycle <50% hat, und sie wird größer bei duty cycle> größer 50%.
Was für eine Abweichung?
Was wird da kleiner oder größer?
Kannst du mir da vielleicht ein Bild anhängen?
(Oder meinst du das?
http://www.radio-electronics.com/info/power-management/switching-mode-power-supply/smps-buck-switching-regulator-concept-05.gif)
Warum bringt die Slope Kompensation etwas?
Warum braucht man hier keine?
http://schmidt-walter.eit.h-da.de/snt/snt_deu/sntdeu6.pdf
Martin schrieb:> Dann startet man mit einer kleinen abweichung des Einschaltstromes und> man stellt fest daß die Abweichung nach 2 Perioden kleiner geworden ist> wenn man einen duty cycle <50% hat, und sie wird größer bei duty cycle> größer 50%.
Nachdem ich sehe, dass das hier wie so oft im nichts verläuft.
Jetzt ne ganz einfache Frage: Abweichung des Einschalstromes von was!!!
Ah, ja, da habe ich mich verschrieben...
Am besten zeichnet man sich erst einmal einen Zustand bei dem der
Einschaltstrom gleich ist wie der nächste Einschaltstrom.
Dann nimmt man einen Einschaltstrom der etwas von diesem Wert abweicht.
Die Stromverläufe sind btw. auch in dem pdf gezeigt, also muß man nicht
einmal selber malen.
Martin schrieb:> Im snva555.pdf Seite 5
Danke schonmal.
Aber bei Peak Current regelung, gibt es ja keinen festen dutycycle....
Hierzu nochmal dassda, und da gibt es auch keine Slope kompensation.
Kann es sein, das das verfahren, was eine slope kompensation brauch was
anderes ist als diesees hier?
http://schmidt-walter.eit.h-da.de/snt/snt_deu/sntdeu6.pdf
Ein peak current mode controller, der nichtlückend mit mehr als 50%
Tastverhältnis betrieben werden soll kann subharmonisch schwingen wenn
man das nicht per slope compensation verhindert.
Dazu muß erstens mal die Induktivität relativ groß sein, und z.B. beim
gewöhnlichen Boostconverter die Ausgangsspannung größer als 2x
Eingangsspannung.
Wenn die Induktivität klein genug ist daß der Strom immer wieder auf
null sinkt, dann braucht man keine slope compensation. Egal wie die
Spannungsverhältnisse sind.
Auch wenn man beim Boostconverter z.B. nur von 12 auf 15V boostet
braucht man keine slope compensation.
Das was da gezeigt ist ist schon ein peak current mode controller, aber
ohne der Angabe der Spannungsverhältnisse und der Induktivität ist nicht
klar ob die Schaltung so OK ist oder subharmonisch schwingt.
Ich empfehle dir mal die alten Dokumente von Unitrode zu suchen, da ist
das Thema mehrfach und teils sehr ausführlich erläutert.
Das ist eines davon:
http://www.ti.com/lit/an/slua110/slua110.pdf
Jan R. schrieb:> Ist ja schön und gut aber warum schwingt überhaupt etwas Subharmonisch.> Beantworte bitte diese frage.
Hör dir mal selbst zu. Du willst hier etwas von den Leuten wissen, also
sei doch mal etwas höflicher!
Weil sich eine kleine Abweichung vom Idealzustand verstärkt. und das
System so immer weiter vom idealzustand weg kommt. Dabei tritt eine
Periode von 2x der Grundperiode auf, daher der Name subharmonische
Oszillation.
Und warum gibts das bei Vortage mode controll nicht?
Warum nur bei größer 50%
Was bringt die Slope Kompensation?
Diese Dokumentationen sagen nämlich nie warum...
Antimedial schrieb:> In dem Link steht kein Wort über Slope Compensation. Inwiefern ist das> dann für dich überhaupt relevant?
Ich verstehe nicht, was die Slope-Kompensation bewirkt, bzw. warum da
überhaupt was Schwingt. Was passiert da genau bei solch großen
Tastgraden?
Das kann ich mir mit Schwingungsbedingungen aus der Regelungstechnik
einfach nicht erklären. In jeglichenSkripten, auf die Martin verwiesen
hat, wird einem leider immer nur hingeklatscht, dass es so ist, aber nie
warum.
Ich würde hier gerene von irgendjemandem das warum erklärt haben und was
die Slope Kompensation dann Kompensiert.
Warum braucht man eine derartige Kompensation Bei der Voltage-Mode
Regelung nicht? Hier ist es ja ein klassicher Regelkreis.
Mit Regelungstechnik hat das nichts zu tun, das Problem steckt eine
Ebene tiefer in der Pulserzeugung. Deswegen gibt es das bei Voltage Mode
auch nicht, weil man dort im Prinzip eine klassische PWM verwendet.
Jan, hast Du mal probiert den Stromverlauf per Papier und Bleistift
nachzuvollziehen? Im nichtlückendem Betrieb und bei unterschiedlichen
Spannungsverhältnissen / Stromsteilheiten und damit Tastgraden?
Man kann das Thema in ganz kleinen Häppchen servieren, aber kauen und
schlucken mußt Du schon selber.
Also noch einmal ein Link, in dem es wirklich gut erklärt ist:
http://www.ti.com/lit/an/slua110/slua110.pdf
Eigentlich ist es ganz einfach. Für eine gute Regelung bräuchte man den
Mittelwert des Stroms, weil das ja der Laststrom ist. Bei einer
Peak-Current-Mode-Regelung hat man aber nur den Spitzenwert zur
Verfügung. Das heißt man macht immer einen Fehler. Bei Tastverhältnissen
< 0.5 (bei Buck) macht das nichts, weil man salopp gesagt in die
richtige Richtung ausregelt. Bei größeren Tastverhältnissen trifft das
nicht mehr zu, deshalb schwingt der Regler, weil er ständig die Spannung
nachregeln muss.
Deshalb legt man eine Kompensationsrampe an, um vom Spitzenwert anhand
des Tastverhältnisses auf den korrekten Mittelwert umzurechnen.
Das ist zumindest das, was ich mir jetzt die letzte Viertel Stunde
zusammengereimt habe. Es ist jetzt wirklich nicht so schwer, wenn man
sich mal selbst herein denkt. Aber das kann dir keiner abnehmen. Wir
können das Wissen nicht in dich hineinstopfen wie den Babybrei bei einem
Zweijährigen.
Was heißt in die richtige richtung ausregelt. Warum ist das die Richtige
Richtung? Weil die ausschaltueit länger ist und damit der fehler wieder
gut gemacht wird?
Mach dir doch selbst erst einmal die Gedanken. Wieso sollen die Leute
für dich denken? Ich habe mir das auch nur AdHoc überlegt, als
Denkansatz. Ich habe mich doch vorher auch nie wirklich mit
Current-Mode-Regelung beschäftigt.
Mal wie vorgeschlagen die Stromverläufe für Tastverhältnisse kleiner und
größer 0.5 auf, zeichne den Strommittelwert mit ein und lade es hier
hoch. Dann haben wir eine Diskussionsgrundlage.
