ich habe zwei Fragen zum Datenblatt vom ICE3BR1765J 1
Frage 1:
Im Datenblatt gibt es auf S. 29 einen Beispielschaltplan. Ich verstehe dort nicht ganz den Sinn von Zener-Diode Z11 und den beiden Widerständen R13 und R14. Diese Komponenten sind im angehängten Bild flyback_schematic_with_marks.png rot markiert. Ich vermute es handelt sich um einen Überspannungsschutz für den SMPS-Controller. Laut Datenblatt darf Vcc maximal 27 V betragen. Typischerweise besteht ein einfacher Überspannungsschutz mit einer Zener-Diode aber nur aus einem Widerstand und einer Zener-Diode 2. Warum sind hier 2 Widerstände? Oder verstehe ich den Sinn total falsch?
Frage 2:
Im Abschnitt "3.3 Improved Current Mode" gibt es einen kleinen Abschnitt über den Peak-Current-Control-Mode bei geringer Last. Dieser Wird als "Improved Current Mode" bezeichnet. Eine Beispielskizze zur Erklärung ist im angehängten Bild improved-current-mode.png dargestellt. Aus der kurzen Erklärung im Text erschließt sich mir die Funktionsweise aber nicht 100%-ig. Im Text heißt es
To improve the Current Mode during light load
conditions the amplified current ramp of the PWM-OP
is superimposed on a voltage ramp, which is built by
the switch T2, the voltage source V1 and a resistor R1
(see Figure 6). Every time the oscillator shuts down for
maximum duty cycle limitation the switch T2 is closed
by VOSC. When the oscillator triggers the Gate Driver,
T2 is opened so that the voltage ramp can start.
Mein Verständnis:
Bei einer geringen Last am Ausgang ist es herausfordernd den Duty-Cycle des PWM-Signals ausreichend klein zu halten.
Aus diesem Grund haben die Entwickler des ICE3BR1765J den Improved Current Mode entwickelt.
Hier wird zusätzlich zum Current-Sense-Signal noch ein Spannungsoffset von 0.67 V addiert, damit der PWM Comparator das Gate schneller ausschaltet und somit der Duty Cycle gering bleibt.
a) Stimmt mein Verständis? Könnte mir jemand die Funktion nochmal in anderen Worten erklären?
b) Warum wird die Spannungsrampe erst dann aktiviert, wenn Vosc für die Beschränkung des max. Duty-Cyles auf 0 geht? Das würde ich so interpretieren, dass der "Improved Current Mode" erst dann zum Einsatz kommt, wenn der max. Duty Cycle eh schon überschritten wurde?!?
c) Wozu dient der Widerstand R1 (10 kOhm)?
d) Geht das nicht irgendwie einfacher? Für eine niedrige Belastung des SMPS hat man ja eh schon den Active Burst Mode, wozu dann noch dieser "Improved Current Mode"...
Die Zener begrenzt die Spannung, der Widerstand den Strom. Die Diode rechts richtet gleich und der Widerstand an dieser begrenzt ebenfalls den Strom.
R11 gehört zum RCD element bestehend aus D11 und C12. Dabei handelt es sich um eine Active Clamping Schaltung die bei Überspannung Richtung C Bulk herunter klemmt.
Nebenbei bemerkt:
Was für ein furchtbar schlecht gemachter Schaltplan...kannst du nix dafür aber manche Hersteller haben echt keinen Anstand.
Die Zener begrenzt die Spannung, der Widerstand den Strom. Die Diode
rechts richtet gleich und der Widerstand an dieser begrenzt ebenfalls
den Strom.
Aber würde dafür R14 nicht reichen? R14 begrenzt ja sowohl den Strom durch D13 als auch durch Z11. R13 könnte man dann auf 0 Ohm setzen bzw. weglassen.
ok, du meinst wohl Z11. Eine Zener-Diode ist das aber bestimmt nicht. Dafür ist die Spannung zu hoch (s. Datenblatt S.20 VCC).
der Widerstand den Strom.
Welchen meinst du?
Sowohl R13 als auch R14 erfüllen diese Funktion
Die Diode rechts richtet gleich und der Widerstand an dieser
begrenzt ebenfalls den Strom.
So halb - R14 begrenzt zwar den Strom in Richtung IC11, aber nicht den Ladestrom von C16, d.h. den muss D13 voll schlucken.
Damit ist nach wie vor unklar, warum in der Schaltung R13 UND R14 vorgeschlagen werden (Frage 1 des TO)?
R13 führt im Durchbruchbereich der Z-Diode zu einer Abflachung der Kennlinie, d.h. VCC wird schlechter stabilisiert als ohne R13.
p.s.
Wozu gibt es im Schaltplan wohl Bezeichungen für die Bauteile?
ok, du meinst wohl Z11. Eine Zener-Diode ist das aber bestimmt nicht.
Dafür ist die Spannung zu hoch (s. Datenblatt S.20 VCC).
Was für eine Diode ist Z11 denn dann? Das Schaltsymbol sieht für mich nach Zener aus, und es scheint auch Zener-Dioden mit bis zu min. 100 V Durchbruchspannung zu geben (Bsp SMAF4764A von Mouser 1).
So halb - R14 begrenzt zwar den Strom in Richtung IC11, aber nicht den
Ladestrom von C16, d.h. den muss D13 voll schlucken.
[...]
R13 führt im Durchbruchbereich der Z-Diode zu einer Abflachung der
Kennlinie, d.h. VCC wird schlechter stabilisiert als ohne R13.
Also R14 begrenzt den Strom zu IC11, und R13 verbessert Stabilisierung der Spannung mittels der Zener-Diode?
Was für eine Diode ist Z11 denn dann? Das Schaltsymbol sieht für mich
nach Zener aus, und es scheint auch Zener-Dioden mit bis zu min. 100 V
Durchbruchspannung zu geben (Bsp SMAF4764A von Mouser [1]).
Die beiden Effekte unterscheiden sich aus Elektronikersicht, abgesehen von dem unterschiedlichen Spannungsbereich, durch das Vorzeichen des Temperaturkoeffizienten. Die übergreifende Bezeichnung ist seit gut 50 Jahren "Z-Diode" mit dem bekannten Schaltzeichen.
Die beiden Effekte unterscheiden sich aus Elektronikersicht, abgesehen
von dem unterschiedlichen Spannungsbereich, durch das Vorzeichen des
Temperaturkoeffizienten. Die übergreifende Bezeichnung ist seit gut 50
Jahren "Z-Diode" mit dem bekannten Schaltzeichen.
Danke für die Klarstellung! Peinlich, dass ich das nicht wusste.
Bei einer geringen Last am Ausgang ist es herausfordernd den
Duty-Cycle des PWM-Signals ausreichend klein zu halten.
Aus diesem Grund haben die Entwickler des ICE3BR1765J den Improved
Current Mode entwickelt.
Hier wird zusätzlich zum Current-Sense-Signal noch ein
Spannungsoffset von 0.67 V addiert, damit der PWM Comparator das Gate
schneller ausschaltet und somit der Duty Cycle gering bleibt.
a) Stimmt mein Verständis? Könnte mir jemand die Funktion nochmal in
anderen Worten erklären?
Fast.
Bei kleiner Last braucht man auch kleine Peakströme und kurze Tastverhältnisse. Beides macht eine gute Regelung schwieriger, da das Signal ordentlich aussehen muss und es auch noch kurz nach dem Schaltvorgang passiert, wo allgemein schon mehr Störungen vorhanden sind.
Der "Improved Current Mode" ist eigentlich eher ein verschlechterter Current Mode Control. Sie addieren hier keinen fixen Offset von 0,67 V, sondern eine künstlich erzeugte Rampe mit fixer Anstiegsrate. Das ist eigentlich genau das Gegenteil von CMC und geht wieder Richtung Voltage Mode Control (VMC), wo für die Regelung nur die fixe Rampe verwendet wird und nicht die durch den Transistorstrom erzeugte.
b) Warum wird die Spannungsrampe erst dann aktiviert, wenn Vosc für die
Beschränkung des max. Duty-Cyles auf 0 geht? Das würde ich so
interpretieren, dass der "Improved Current Mode" erst dann zum Einsatz
kommt, wenn der max. Duty Cycle eh schon überschritten wurde?!?
Die Rampe wird nicht beim maximalen Tastverhältnis aktiviert, sondern wieder deaktiviert bzw. auf GND gezogen. Wenn der interne Oszillator die nächste Schaltperiode wieder startet, wird auch T2 wieder geöffnet und die Rampe fängt an, zu steigen
c) Wozu dient der Widerstand R1 (10 kOhm)?
Ich vermute, dass in dem Schaltbild (Figure 6) irgendwo noch ein Kondensator nicht eingezeichnet ist. Zusammen mit dem würde der Widerstand dann die Rampe erzeugen. Es ist also keine perfekte lineare Rampe, sondern der erste Teil einer RC-Ladekurve. Das wird bei CMC oft auch für die Rampenerzeugung für die Slope-Compensation so gemacht
d) Geht das nicht irgendwie einfacher? Für eine niedrige Belastung des
SMPS hat man ja eh schon den Active Burst Mode, wozu dann noch dieser
"Improved Current Mode"...
Grade im CMC ist es bei niedriger Last nicht so einfach, stabil die gewollte Ausgangsspannung zu bekommen. Zuerst gibts durch die anfängliche Stromspitze schon eine Mindest-Einschaltdauer, wenn danach auch noch das Stromsignal fast nur im Rauschen drinhängt, braucht man einige Tricks...
Die Haarspalterei spielt außerhalb des Forums auch keine Rolle.
Doch, spielt sie schon. Denn geübte Elektroniker wissen, dass Z-Dioden um die 6V herum den kleinsten Temperaturkoeffizienten haben. Und das zu wissen, kann auch für den geneigten Luca nichts schaden. Der Satz "Wissen ist Macht, nichts Wissen macht auch nichts" ist eher falsch.
Der "Improved Current Mode" ist eigentlich eher ein verschlechterter
Current Mode Control. Sie addieren hier keinen fixen Offset von 0,67 V,
sondern eine künstlich erzeugte Rampe mit fixer Anstiegsrate. Das ist
eigentlich genau das Gegenteil von CMC und geht wieder Richtung Voltage
Mode Control (VMC), wo für die Regelung nur die fixe Rampe verwendet
wird und nicht die durch den Transistorstrom erzeugte.
Danke, die Erklärung ist sehr viel aufschlussreicher als der Text im Datenblatt. Ich schätze mal die Ingenieure von Infineon würden aber nur ungern diesen Text in ihr Datenblatt kopieren ;)
Ein paar Fragen hätte ich aber dennoch:
Entspricht die Rampe bzw. RC-Ladekurve in Fig. 7 (siehe voltage_ramp_improved_current_mode_with_markings.png) der Mini-RC-Ladekurve in Fig. 5 (siehe normal_current_mode_with_markings.png)?
Im Grunde ist die Regelungsmethode des Controllers ja eine Mischung aus Voltage Mode Control und Current Mode Control. Ich schätze mal das funktioniert nur deswegen einigermaßen, weil die Spannungsrampe der Voltage Mode Control quantitativ so klein ist? Also die Voltage-Mode-Control-Spannungsrampe am PWM Comparator ist so klein gewählt, dass sie bei Normlast vernachlässigbar ist, aber so groß, dass sie bei sehr kleiner Last eine stabile Regelung sicherstellt?
Ich vermute, dass in dem Schaltbild (Figure 6) irgendwo noch ein
Kondensator nicht eingezeichnet ist. Zusammen mit dem würde der
Widerstand dann die Rampe erzeugen.
Interessant. Aus der Schaltplanskizze im Datenblatt geht für mich auch nicht hervor, wo hier das Rampensignal herkommen soll. Interessanterweise steht unten im Schaltbild noch der Bezeichner "C1", so als ob dort irgendwo noch ein Kondensator sein sollte, der dann vergessen wurde einzuzeichnen.
Okay, jetzt verstehe ich es auch noch ein bisschen besser, dann ist es nicht ganz so arg "verschlechtert".
Du hast Recht, bei Figure 7 habe ich nicht so richtig hingeschaut, da ist ja die "Rampe" abgebildet. Da das dann nur wirklich am Anfang der Schaltperiode passiert, sollte das bei allen Lasten über der Mindestbereich keinen großen Einfluss haben und von der Funktionalität her schon großteils wie reiner CMC verhalten, also nicht wirklich als Mischung von VMC und CMC.
Interessant.
Interessanterweise steht unten im Schaltbild noch der Bezeichner "C1",
so als ob dort irgendwo noch ein Kondensator sein sollte, der dann
vergessen wurde einzuzeichnen.
Heh...
Ja entweder das, oder es wird die Transistorkapazität verwendet, wobei ich mir die bei so einem kleinen Logikschalterchen als nicht signifikant eingestuft hätte, aber wer weiß...
Auch interessant, was ich in dem Bild sehe, ist, dass der Gatetreiber erst 156 ns nach dem Start der Rampe angeschaltet wird, dort ist also immer schon ein bisschen Grundsignal da.
flyback_schematic_with_marks.png
(140 KB)
improved-current-mode.png
(28 KB)
