Hallo Community,
ich befasse mich gerade mit den Regelschleifen von SMPS, konkret
LED-Treiber. Als Referenzdesign zum ICL5102 von Infineon nutze ich den
LCC 100 W
(https://www.infineon.com/cms/de/product/evaluation-boards/ref-icl5102-u130w-cc/).
Ich bin gerade dabei den kompletten Aufbau zu verstehen und scheitere
etwas an der Regelschleife. Der erwähnte LCC ist ein Spannungsregler,
welcher natürlich auch ab einer gewissen Leistung den Strom regelt. Ich
habe euch den Regler als Bild angehangen. Für sich genommen sind die
Regler sehr einfach, aber wenn es um die Kombination beider geht, da tue
ich mich etwas schwer. Beide Regler sind über je eine Diode mit der
Kathode des Optokopplers verbunden (hier PC1_C).
Ich weiß nicht so richtig, wie ich mein Problem in Worte fassen soll,
aber heruntergebrochen: Woher weiß der ICL5102, dass er nun die Spannung
oder den Strom regeln soll, wenn beide Regler mit dem selben Optokoppler
verbunden sind? Das Eingangssignal des Stromreglers wird sicherlich ein
alternierendes sein und das des Spannungsreglers ein konstantes.
Dieses Design mit zwei OPVs, wobei jeweils einer für die Strom- und
Spannungsregelung zuständig ist, ist mir schon öfter begegnet (siehe zum
Beispiel LLC 130W auf Basis des ICL5102 von Infineon), aber wie genau
das funktioniert, habe ich bisher nirgends nachlesen können. Es lässt
sich auch nicht so einfach simulieren.
Ich hoffe ihr wisst, was ich meine. Über Anregungen, Diskussionen und
Lesestoff bin ich sehr dankbar.
Vielen Dank :)
Karren Karl schrieb:> Woher weiß der ICL5102, dass er nun die Spannung oder den Strom regeln> soll
Es ist immer eine ODER Verknüpfung, hier D80 und D81, es wird
runtergeregelt, wenn Spannung ODER Strom ihren Maximalwert erreichen.
Karren Karl schrieb:> Ich bin gerade dabei den kompletten Aufbau zu verstehen und scheitere> etwas an der Regelschleife
Das ist nicht die Regelschleife. Insbesondere hat das nichts mit
current mode control (das liest man häufig) zu tun.
> Beide Regler sind über je eine Diode mit der> Kathode des Optokopplers verbunden (hier PC1_C).
Die Regelschleife befindet sich nach dem Optokoppler auf der
Netzspannungseite. Was du hier untersuchst, ist die Gewinnung des Ist-
Signals, das in der Regelschleife mit dem Soll-Signal abgeglichen wird.
> Dieses Design mit zwei OPVs, wobei jeweils einer für die Strom- und> Spannungsregelung zuständig ist, ist mir schon öfter begegnet
Es sind aber gar nicht zwei OPV. Es ist ein OPV und ein TL431.
Ansonsten siehe MaWin. Die Dioden bewirken eine ODER Verknüpfung. Der
OPV ist für Stromregelung und Dimmung zuständig. Der TL431 soll nur die
Ausgangsspannung ohne Last begrenzen. Für alle praktischen Lastfälle
brauchst du nur den OPV zu betrachten.
Karren Karl schrieb:> Dieses Design mit zwei OPVs, wobei jeweils einer für die Strom- und> Spannungsregelung zuständig ist, ist mir schon öfter begegnet [...],> aber wie genau das funktioniert, habe ich bisher nirgends nachlesen> können.
Jeweils die kleinere der Spannungen CCo und CVo (bedingt durch die
Dioden D80 bzw. D81) setzt sich am Punkt PC1_C durch - und führt damit
Ausgangsstrom bzw. Ausgangsspannung nach.
Das Stellglied, auf das sich PC1_C letztendlich auswirkt, hast Du leider
nicht gezeigt.
jo schrieb:> Das Stellglied, auf das sich PC1_C letztendlich auswirkt, hast Du leider> nicht gezeigt.
Das wird im ICL5102 auch leider nicht richtig beschrieben.
jo schrieb:> Jeweils die kleinere der Spannungen CCo und CVo (bedingt durch die> Dioden D80 bzw. D81) setzt sich am Punkt PC1_C durch - und führt damit> Ausgangsstrom bzw. Ausgangsspannung nach.
Das habe ich soweit verstanden, aber ich denke mir, dass eines der
beiden Signale nicht konstant sein wird, wodurch der Ausgangs des
jeweiligen Reglers auch nicht konstant ist. Somit ist der Strom durch
die LED im Optokoppler auch auch nicht konstant. Oder bin ich da
verkehrt? Sind beide Ausgänge konstant und was passiert, wenn beide die
gleiche Spannung haben?
Axel S. schrieb:> Es sind aber gar nicht zwei OPV. Es ist ein OPV und ein TL431.
Du hast vollkommen recht, ich habe es nur der Einfachheit halber OPV
genannt.
Wenn man nach "Controlling Power Supplies with Multiple Loops" googlet
kommt mehr, aber der Groschen ist noch nicht gefallen.
Ich habe Dir noch einen Auszug aus einer Schaltung (Funkschau 1973, Heft
12) angehängt. Dort ist der Sachverhalt nochmals erklärt, wie
Spannungsregler (A1) und Stromregler (A2) über die Diosen D1 und D2
zusammengeführt werden.
In der Prinzipschaltung Bild 1 fehlen leider die Dioden; dort sind die
Ausgänge von A1 und A2 kurzgeschlossen - was natürlich nicht geht (steht
ja auch im Text). In der Gesammtschaltung Bild 4 sind die Dioden aber
drin.
Karren Karl schrieb:> Das habe ich soweit verstanden, aber ich denke mir, dass eines der> beiden Signale nicht konstant sein wird, wodurch der Ausgangs des> jeweiligen Reglers auch nicht konstant ist. Somit ist der Strom durch> die LED im Optokoppler auch auch nicht konstant. Oder bin ich da> verkehrt? Sind beide Ausgänge konstant und was passiert, wenn beide die> gleiche Spannung haben?
Wieso denkst Du, dass CCo und CVo jeweils nicht konstant sein sollten?
Gedankenexperiment: Du hast 10V und 1A eingestellt - das sind die
Grenzen, also die Maximalwerte, die das Netzteil zulassen soll.
An den Klemmen hängt ein Widerstand mit 20 Ohm. Damit stellen sich die
Werte 10V und 0,5A ein (CV-Mode) - CVo übernimmt dabei die Führung.
Leichte Änderungen am 20 Ohm Widerstand wirken sich auf den Strom aus
(und damit CCo) aus, was aber egal ist, da ja CVo führt und die 10V
konstant hält.
Nun hängst du 5 Ohm an die Klemmen. Es tellen sich 5V und 1A ein
(CC-Mode) und CCo übernimmt die Führung. Leichte Änderungen am 5 Ohm
Widerstand wirken sich auf die Spannung (und damit CVo) aus. Auch das
ist egal, da ja VVo führt und die 1A konstant hält.
Für meine Bergriffe ist die Formulierung ODER-Tor (aus dem
Funkschau-Artikel) etwas misverständlich. CCo und CVo sind keine
Logiksignale, sondern analoge Spannungen. Es setzt sich die KLEINERE
Spannung (mit jeweils 0.6V offset) durch. Der Ausdruck KLEINER-Tor wäre
imho besser.
Wenn CCo und CVo exakt gleich sind, ist es egal, welche führt.
Danke für die Antwort. Ich glaube man muss mal gesehen haben, um es zu
verstehen.
Ist es ratsam die jeweiligen Ausgänge der Regler mit dem Oszi zu messen,
oder wo hängt man sich da am besten dran?
CC_and_CV.PNG
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