Добрый день. Собираю ИБП по полумостовой топологии на основе блока ATX. На выходе хочу получать 12В до 15А либо 5В до 30А. Силовой трансформатор использовал готовый, схему управления ключами в первичке также оставил аналогичной ATX. На выходе хочу регулировать в широких пределах и напряжение и ток, поэтому поставил ШИМ-контроллер TL494, у него как раз 2 усилителя ошибки. Собрал все на плате, вроде работает и нагрузку держит без проблем, однако на выходе при увеличении нагрузки начинают просматриваться пульсации 100Гц. При полной нагрузке канала 12В их размах составляет около 100мВ, на канале 5В - 75мВ. При этом пульсации на частоте ШИМ (около 35кГц) - порядка 50мВ и 30мВ соответственно. Подумал, что слишком медленная петля обратной связи, на выход 12В включил постоянную нагрузку(лампа 12В 4А 2 шт) и периодически включающуюся в виде резистора 2.2 Ом, подбирал RC-цепочку по оптимальному виду переходного процесса. Оказалось, что при коммутации нагрузки вдобавок имеет место быстро затухающий колебательный процесс, частота этих паразитных колебаний - около 3кГц. Время затухания 1-2мс, в зависимости от нагрузки. Немного задавил подбором параметров RC-цепочки, но на "горбы" 100Гц так и не смог повлиять. Пробовал запитать контроллер и усилители тока и напряжения от отдельного источника - не помогло (на плате все напряжения вырабатывает маломощный обратноход - переделанная дежурка). Входные конденсаторы после моста - по 470мкФ. PFC нет. Думаю, что колебания при скачкообразном переключении нагрузки вызваны не совсем правильной разводкой вторичных силовых цепей, так как при макетированиии такого вроде не наблюдал. Больше беспокоят пульсации 100Гц - подскажите, куда копать - может, TL494 недостаточно шустрая и это - нормальный режим работы таких блоков?

К пульсациям на частоте сети шустрость контроллера не имеет отношения. Надо смотреть пульсации на первичке трансформатора. То бишь на входных конденсаторах.
Кстати, не очень понятна Ваша топология. У Вас два контроллера или один?

покажите расчет силового трансформатора.

Очень общая рекомендация - усиление в петле ОС повышать, а частоту пропускания понижать. Брать точку ОС ближе к выпрямителю.
Тогда будут отрабатываться возмущения по 100Гц, а на 3кГц звенеть не будет.

Используйте управление по пиковому току, это избавит от сетевых пульсаций. Глубина и ширина ОС тут не сильно поможет.
Кстати, если у вас управление только по напряжению, то колебательный переходный процесс практически неизбежен, если только вы не сможете резонансную частоту выходного фильтра спрятать в полосе пропускания разомкнутой цепи. Вот где нужен
"обыкновенный ПИД"

Сообщение отредактировал SergCh - Dec 13 2011, 08:46

Я бы поступил по рабоче-крестьянски.
Увеличил бы входные емкости раза в 2.
Явная зависимость пульсаций на выходе от нагрузки при отсутствии быстрой ОС по току - подтверждение сего тезиса.
Кроме этого, хотелось бы услышать от ТС информацию о типе примененных конденсаторов.
Может случиться так, что после определенного времени произойдет небольшой бабах именно по этой причине.

а может, ОС слишком медленная, что не успевает отрабатывать пульсации 100 Гц?
а также может быть расчет транса не правильный, и ШИМ работает практически на полной ширине импульса, и нет запаса на регулирование пульсаций 100 Гц.

Спасибо за внимание! По порядку: контроллер один, у разрабатываемого источника имеются два выхода (аналогично 5В и 12В в ATX), одновременно планируется нагружать только один - к выбранному подключаю ОС по напряжению, на втором в это время наряжение "гуляет". Силовой трансформатор не считал, взял готовый опять же из ATX 300W. По пиковому току через первичку в случае превышения им некоторого порога, отрубаю текущий импульс ШИМ но это исключительно в качестве защиты. При работе в режиме стабилизации тока нагрузки, наблюдаю те же "горбы", но это, естественно, управление по среднему току. Конденсаторы на выходе - LOW ESR, в канале 12В 1000 мкФ 25В х2 + аналогичный 1500мкФ 25В, зашунтированный пленочным после токоизмерительного шунта. Шунт 2.5 мОм включен в разрыв земли. Кстати, пробовал изменить емкость конденсаторов фильтра, явных изменений в частоте звона не заметил. ОС по напряжению берется с дифференциального усилителя (точнее, "ослабителя") непосредственно с выходных зажимов для минимизации влияния проводов. Пробовал однако и простой резистивный делитель, подключал прямо к конденсаторам фильтра на плате - не помогло. Вечером выложу схему и посмотрю, что происходит на входных конденсаторах. При полной мощности нагрузки заполнение ШИМ около 80%, так что резерв точно есть. Да и на осцилограмме не провалы, а "горбики" в те моменты, когда выпрямленное входное напряжение сети больше чем напряжение на конденсаторах и поззаряжает их. Пробовал максимальный коеффициент заполнения ШИМ - на выходе чудовищная почти линейная пила - как и должно быть без какой-либо ОС

Скорее всего, банально не хватает емкости на входе - и никакой ОС это не исправишь (если пульсация физически не отрабатывается ШИМом).



Это как это???

Наверно, не совсем корректно выразился. ОС отключена -> TL494 генерирует ШИМ с заполнением, определяемым только deadtime. Так как на выходе висит нагрузка, а ШИМа нет, напряжение на ней изменяется аналогично напряжению на входных конденсаторах сетевого фильтра.

Это хорошо, но я бы поостерёгся в такой топологии регулировать в широких пределах выходной ток и напряжение. Существует опасность перекоса намагничивания. И хоть в полумосте положение спасают конденсаторы последовательно с первичной обмоткой, на динамику регулирования это повлияет нехорошо, имхо. Я бы оставил полумост нерегулируемым, а далее ставил бы степ-даун.




Почему так должно быть?

Как Вы ШИМ смотрели? По идее, летать он должен прилично с частотой 100 Гц.



Ну вот оно - какая амплитуда этих пульсаций? Скорее всего, Вам просто не хватает ШИМа на провалах. Варианта 2:
- самый правильный - поставить ККМ;
- менее правильный - увеличить входную емкость;
- самый неправильный - перемотать трансформатор.

Позвольте, ведь без ОС имеем нерегулируемый источник и напряжение на выходе при постоянной нагрузке в виде резистора в какой-то мере повторяет форму входного...



Да, задние фронты импульсов ШИМ немного "размазаны", то есть контроллер пытается отработать пульсации напряжения на входных конденсаторах, но импульсы ШИМ не достигают максимальной ширины. Насколько я могу судить, максимальная их ширина, которой они достигают и составляет около 80%

Вот и посмотрите их тип. И скажите нам. А то как бы чего не вышло...

во-первых, при полной ширине импульса заполнение ШИМ всего около 50%. например, для тл494 по даташиту 45% в номинале.
ваши 80% нужно поделить пополам, то есть, 40%. и этого, как раз, может не хватать, когда на сетевых конденсаторах напряжение падает до минимума.
вообще не понятно, почему у вас получается 40% заполнение с не переделанным трансформатором. в комповом БП при питании 220 Вольт заполнение импульса около 25%.