Собрал источник питания 5 В, 5Вт на TOP221. Использовал готовый трансформатор POL-05012R. Схему своего источника прикрепил к сообщению.

Основной режим работы источника это либо с почти постоянной нагрузкой в 0.5 Вт либо с импульсной нагрузкой (изменения от 0.5 Вт до 4.0 Вт и обратно в 0.5 Вт с периодичностью около 50 мс).

Проблема заключается в том, что источник очень медленно отрабатывает импульс изменения нагрузки (от 0.5Вт до 4Вт). Перерисовку осциллограммы прикрепил к письму тоже. В литературе сказано, что при нормально настроенной ОС отработка импульса должна происходит за время не более 1 мс. У меня же импульс включения нагрузки равен 1 мс, а импульс выключения 6 мс.

Я пробовал изменять параметры цепи ОС. А именно, уменьшил C5 до 10 нФ – получил колебания по 5 вольтам (треугольные с периодом около 40 Гц). Решил, что этот конденсатор лучше не уменьшать. Далее попробовал увеличить R6 до 22 кОм – это действительно ускорило реакцию на изменение нагрузки, но импульс на 5 вольтах (в момент коммутации нагрузки 4 Вт) стал иметь периодических характер (то есть он затухал по закону синуса). Далее увеличил R6 еще больше – до 51 кОм – получил колебания на 5 в (+/-100 мв) с частотой около 1 кГц и писк в трансформаторе.
Также пробовал изменять резистор R1. При 0 Ом получил те же колебания, что и при 10 нФ между катодом и Ref на TL431. При увеличении этого резистора колебания исчезли и время реакции уменьшалось. Решил остановиться на 11 Ом.

Все номиналы подбирал экспериментально, так как не совсем понимаю как регулировать TOP221.
В литературе по TOP’ам сказано, что “Phase Margin” должен быть выше 45 градусов и “Gain Margin” должен быть не менее 20 дБ. Эти значения определяются из графиков АЧХ и ФЧХ, но как мне их построить?

Помогите, пожалуйста, добиться приемлемой регулируемости для данной схемы. Еще неплохо было бы, если помогли вывести формулы для построения графиков АЧХ и ФЧХ схемы ОС.

Сообщение отредактировал belax - Dec 27 2007, 17:08

Например, по семинарам Unitrode:
http://focus.ti.com/docs/training/catalog/...l?sku=SEM401002
А если пользуете OrCAD, могу модельку подкинуть

belax
Повысить скорость отработки изменения нагрузки можно уменьшением R3, он определяет усиление петли. Но при слишком высоком усилении пострадает стабильность. Сейчас номинал 51 Ом выбран разумно, если только у оптрона коэффициент передачи не меньше 100%. Второй способ (более правильный) - шунтировать R3 RC цепочкой. Таким образом, чтобы на коротких временах коэффициент был достаточно высоким (для быстрой отработки изменения нагрузки), а статический ограничен (для стабильности петли обратной связи). Ещё вариант (самый простой) - уменьшить L1 с 10 до нескольких мкГн. C1 взято великовато, большая величина замедляет реакцию. Лучше либо уменьшить (если ничему не противоречит), либо скомпенсировать повышением R1.

Спасибо за конкретный ответ.

CTR PC817 составляет 80-160 %, ток через оптопару течет окло 4 мА - скорее всего CTR там будет при таком токе около 100 %.

Как правильно выбрать RC цепочку? Анализ различных AppNote'ов мне подсказывает, что значения должны быть где-то в районе 100 нФ и 6.2 Ом. Но все-таки хотелось бы узнать правило, по которым выбираются все эти значения.

Я пробовал 47 мкФ в цепи Control TOP’а. При навешивании резистора 5 Ом на выход 5 В у меня источник не запускался. Пришлось ставить 100 мкФ. Но может, если я сейчас снижу выходную емкость (до LC фильтра), то возможно будет запускаться.

Все Вами сказанное попробую скоро, но возможно после праздников.

Для выбора RC нужно знать частоту кроссовера петли и "ноль" располагать выше неё. Здесь кроссовер будет лежать в районе 1-10 кГц, поэтому ноль можно попробовать положить в районе 10-50 кГц, т.е. считаем fz=1/(2piRC)~10-50kHz. В качестве R удобно взять величину R3/10. Предлагаю для начала выбрать R3=150 Ом (для линейности коэф.усиления), соответственно R=15 Ом и попробовать несколько точек в диапазоне 10-50 кГц.


Уменьшать С6, С7 не стоит, а L1 в несколько раз нужно уменьшить (если уж стоит задача быстро реагировать). Предлагаю С1 вернуть 47мкФ, а для плавного вкл/выкл использовать VD10, C21, R17 как на эскизе ниже (если есть возможность).

Вообще быстрая отработка за 10-15 тактов 80% изменения нагрузки +/-100мВ достаточно прецизионная задача. Придётся попотеть.

Провел несколько экспериментов. Осциллограммы и их описание приведены ниже.
Но необходимо оговорится, что все слова в моем первом посте относились для случая, когда R6 был закорочен.


Все осциллограммы в развертке 100 мв/дел, 5 мс/дел


До изменений (ситуация первого поста), то есть R6=0, R3=51 Ом, R1 = 11 Ом, C1 = 100 мкФ, L1 = 10 мкГн


Изменил только L = 3.3 мкГн


Теперь поменял конденсатор C1 на 47 мкФ, то есть имеем R6=0, R3=51 Ом, R1 = 11 Ом, C1 = 47 мкФ, L1 = 3.3 мкГн


Поставил R6 = 4.7 кОм, то есть имеем R6=4.7 кОм, R3=51 Ом, R1 = 11 Ом, C1 = 47 мкФ, L1 = 3.3 мкГн



Поставил R1 = 6.2 Ом, то есть имеем R6=4.7 кОм, R3=51 Ом, R1 = 6.2 Ом, C1 = 47 мкФ, L1 = 3.3 мкГн


Поставил R3 = 100 Ом, то есть имеем R6=4.7 кОм, R3=100 Ом, R1 = 6.2 Ом, C1 = 47 мкФ, L1 = 3.3 мкГн


Поставил цепочку "Phase Boost" "вокруг" R3, состоящую из 20 Ом и 330 нФ. Кстати потом пробовал различные другие сочетания (20 Ом, 660 нФ; 6.2 Ом, 660 нФ) картинка при этом не менялась (заметно не было).


То, на чем я решил остановиться, а именно R6=4.7 кОм, R3=51 Ом, R1 = 11 Ом, C1 = 47 мкФ, L1 = 3.3 мкГн


То есть из осциллограмм видно, что основной вклад в уменьшение времени внесли резистор R6, изменение L1 и C1. Добавление "Phase Boost" большого вклада не вносят.

Какова величина ESR у C6, C7, C9 ?

Все электролитические конденсаторы в схеме только Jamicon TK, так как их было закуплено очень много.
В спецификации на эту серию от Jamicon нет ни слова о ESR, хотя для Low Impedance серии WL там есть значения ESR.

Я никогда не имел опыта работы с этими конденсаторами (Low ESR или Low Impedance). Хотел бы узнать, на сколько заметна разница (по сравнению с General Purpose) при использования этого типа конденсаторов на выходе источника питания. Также интересует, какое влияние они оказывают на цепь ОС.

Если про ESR ничего не сказано, значит это "General Purpose". Честно говоря, тюнинговать отклик ИП с сомнительными конденсаторами на выходе изначально смысла нет. Тем более, пытаться отработать 80% изменения нагрузки. Я предполагал, что достоверно используются "low esr". Характерная разница между ними и "General Purpose" у вас на осциллограммах. Влияние на цепь ОС - вносит нежелательный ноль, который нужно компенсировать. Вообще почти всегда выходной фильтр - это самое слабое звено у импульсного ИП (в плане надёжности) и подбирать конденсаторы для него следует с особой тщательностью.