Hallo zusammen! ich habe hier einen Step-Up Spannungsregler entworfen und zwar nach der Standardbeschaltung (siehe hier: http://de.wikipedia.org/wiki/Aufw%C3%A4rtswandler) Das ganze wird derzeit zu Simulations- und Testzwecken mit einem analogen PI-Regler geregelt (OP in Integrator/inv.-Verstärker-Schaltung und vorgekoppelter Differenz-OP-Schaltung; mir ist bewusst, dass sich dies kombinieren lässt). Das System an sich funktioniert auch, ich habe Bauteilwerte gefunden, mit denen das System [i]ganz gut[/i] geregelt wird und etwa das rauskommt, was soll. Allerdings hätte ich gerne eine formelmäßige Beschreibung des kompletten Regelkreises, damit ich einmal ein Tool in die Hand bekomme, mit dem es sich besser optimieren und verstehen lässt. Mir fehlt zwischen der Schaltung und der Theorie der Regelungstechnik de Brücke, da durch die Diode und den Schalter die Schaltung so unglaublich nicht-linear ist. In einem Versuchsskript (siehe hier (S.5ff): http://www.home.hs-karlsruhe.de/~koru0001/LAB_HLS5_SR_SS06.pdf ) wird beispielhaft für einen Step-Down-Converter beschrieben, wie man eine Übertragungsfunktion durch Mittelung der Schaltspannung Us erhalten kann. Da vom Eingang gesehen zuerst Schalter und Diode und erst danach die linearen Bauteile kommen, kann man Us für Diode und Schalter gemeinsam betrachten und ab der nachfolgenden Spule gewohnt weiterrechnen. Was man erhält, ist ein Filter 2.Ordnung, der sich gut auf Standardterme zurückführen lässt (siehe Versuchsskript). Wenn ich nun den Step-Up Converter nehme, habe ich das Problem, dass die nicht-linearen Bauteile zwischen Spule und Kondensator sitzen, sprich ich mir vollkommen unsicher bin, ob und wie ich dort linearisieren darf, um eine Annäherung zu erhalten. Dadurch, dass die Diode zwischen Spule und Kondensator sitzt, trennt sie mir ja [i]irgendwie[/i] auch das System 2. Ordnung gewaltig auf, oder? Hat jemand einen Ansatz? Ich glaube, das würde mir schon sehr helfen! Viele Grüße alias5000
Hallo alias5000, schau mal hier. Gut verständlich aber trotzdem tiefgreifend. http://www.rn-wissen.de/index.php/Regelungstechnik Die beste Seite für die Vorplanung eines Schaltnetzteils. http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps/smps.html Gruss Klaus.
Hallo Klaus, vielen Dank für den ersten Link, den kannte ich noch nicht. Der zweite ist mir bekannt und er ist durchaus sehr wertvoll. Das Problem, das ich aber habe, ist die Modellierung meiner Schaltung (=Regelstrecke), um diese hoffentlich durch Rechnung besser regeln und verstehen zu können (ich erhoffe mir dadurch noch nette Nebeneffekte, was Schwingneigung,... meiner Strecke angeht). Der RN-Wissen Artikel macht hier leider einen Bogen drum. Wenn ich ein klassisches Modell (das durch Linearisierung angenähert ist), hätte, würde mir der Reglerentwurf/-Optimierung sicher leichter fallen
>da durch die Diode und den Schalter die Schaltung so unglaublich nicht->linear ist. Stichwort SSA, "Space State Averaging" damit bekommst du eine lineare Übertragungsfunktion des Converters, Nachteilig ist das immer alles Bauelement in die Mittelung eingehen, auch vorhande Eingangs und Ausgangsfilter, parasitäre Elemente. Man erhält ein Zustandsmodel mit sehr vielen Zustandsgrößen was zu ziemlich schwierigen unübersichtlichen Rechnungen führt. Eine kleiner Änderung und alles muss neu gemacht werden. http://www-power.eecs.berkeley.edu/publications/sanders_noworolski_liu_verghese.pdf Es gibt aber auch die Methode des PWM-Switch Models. Dabei wird nur der Schalter mit Diode linearisiert. Zu unterscheiden ist Voltage Mode und (Peak)Current Mode Reglung und auch ob der Lückbtrieb vorliegt. Das ist ähnlich wie das Ebers-Moll Model des Bipolartransistors. Die Schaltzelle (Fet+Diode) ist linearisiert unabhängig von der Schaltung. Das funktioniert auch mit der Boost und Buck-Boost(Flyback) Topologie. Man sieht dann die berühmte Polstelle in der rechten Halbebene, wie sie alle Boost und Flyback Topologien haben. http://www.intusoft.com/articles/cmctut.pdf http://www.dianyuan.com/bbs/u/54/856751181919766.pdf http://www.onsemi.com/site/pdf/pcim_basso.pdf Hier mal eine Simulation eines Sperrwandlers mit Current Mode Regelung im CCM ohne Slope Compensation. Man sieht sehr gut das Peaken der SHO. Es gibt viele SNT Seiten (zb Schmidt Walter) aber auf die Regelung wird kaum Eingegangen. Auch werden die Regler der Convterer auf pi mal Daumen und durch ausprobieren ermittel. Richtig gute Hersteller von Power Supplys machen das definitiv nicht. Einen Boost Converter in VM Regelung mit Typ 3 Kompensator (oder mehr) ist einfach nur zu Berechnungen und dann durch Messungen (zb mit Vanable) zu optimieren. MFG
Hey Fralla, das klingt alles ein wenig komplizierter, als ich mir das erhofft habe, aber das ist ja schonmal ein Ansatz :) danke
Hallo alias5000, wenn Du etwas simulieren möchtest, das wäre bei einer Entwicklung zu empfehlen, dann schau Dir mal LTSpice von LT an. Hier im Forum findest Du einiges. LT hatte das Programm ursprünglich für die eigenen Controller zur Verfügung gestellt, aber es lässt sich alles darauf simulieren, ohne Einschränkungen. Sie Software ist kostenlos. Hier zwei sehr hilfreiche Links zum Einstieg. http://tech.groups.yahoo.com/group/LTspice/ http://www.elektronikschule.de/~krausg/willkommen.htm In dem yahoo - Forum findest Du auch einiges unter Files > Examples > SMPS. Dort dürfte Basso, Christophe Basso's - Files, für Dich genau das Richtige haben. Er geht mit seinen Modellen auf regelungstechnische Aspekte ein. Schau mal unter Google nach "christophe basso". Gruss Klaus.
Stimmt, dieses Buch ist Pflicht für SMPS Entwickler. Da gehts ahuptsächlich um Modelierung,Regelung und Simmualtion. Für praktische Designs gibts bessere. Basso's Buch ist Pflicht für jeden der Ernthaft SMPS entwickelt. http://www.amazon.com/Switch-Mode-Supplies-Simulations-Practical-Designs/dp/0071508589/ref=ntt_at_ep_dpi_1 Wenn wir schon dabei sind: http://www.amazon.com/Switch-Mode-Power-Converters-Design-Analysis/dp/0120887959/ref=sr_1_2?s=books&ie=UTF8&qid=1286997011&sr=1-2 auch sehr gutes Buch
Hey ihr beiden, ich glaube, dann habe ich erstmal einiges an Material, das ich mir ansehen kann, danke :). Das Buch von Basso scheint da in eine gute Kerbe zu schlagen. Leider kann ich das in der Bib erst in einigen Tagen ausleihen, aber mal sehen. Ich arbeite hier derzeit mit dem Buch von Ulrich Schlienz ("Schaltnetzteile und ihre Peripherie") und finde es an manchen Stellen nicht vollständig. Der Grundansatz ist toll, aber die Modellierung und Regelung ist fast nicht bis gar nicht beschrieben. Dafür werden Magnetische Bauteile und Schalter, EMV und andere Dinge augegriffen. LTSpice ist klasse, das verwende ich seit Beginn. War das nicht auch ein Tool, um Spannungsregler-Bausteine von LT zu vermarkten? Einen schönen Tag! alias4999++;
Schaltnetzteile und ihre Peripherie ist für Einsteiger vielleicht interessant, aber da die Regelung nicht vorkommt für ernsthafte Entwickler uninteressant. Das zweite Buch beschäftig sich intensiv mit der herleitung der Übertragungsfunktion der verschiedene Konvertertopologien, unter anderm auch Stromgespeiste Brücken (was ja eher wenige behandeln). viel Spass bei lesen (und nachrechnen)... MFG Fralla
Ich bin gerade über Umwegen darauf gekommen, dass der Google-Suchbegriff "boost transfer function" einies dazu liefert, was ich suche :)
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