питание мощного светодиода Опции

[pfa]

Добрый день!
Прошу прощения за чайниковский вопрос.
Поиском пользовался - не помогло.

Необходимо запитать светодиод. Ток - 1А при напряжении порядка 3,8В. Регулировка яркости не нужна.
Входное питание - 3 батарейки либо аккумулятора (т.е. плавает 3-5В). Желателен высокий КПД.
Схемотехнических решений нашел массу, даже растерялся.
Насколько я понимаю, наиболее подходит преобразователь по топологии SEPIC.
В принципе, можно упасть до двух элементов, тогда подойдет Step-Up, я правильно понимаю?
Далее.
Я правильно понимаю, что при таких токах микросхемы с внутренними ключами не подойдут?

Посоветуйте, плиз, готовое рабочее решение на базе элементной базы, которую реально найти в Киеве (ну или просто - на максимально общедоступных элементах).

[MM_Andrey]

Мне кажется, что наиболее правильным будет перейти на 2 или 4 батарейки. В этом случае можно применить Step-Up или Step-Down топологию. А по такой топологии преобразователей пруд-пруди у тех-же http://www.national.com/ или http://www.ti.com/, да и кпд будет максимальный.

Сообщение отредактировал M&M - Sep 4 2007, 16:10

[Stanislav]

Вот эту штуку можно применить - соответствует наилучшим образом.
Если есть желание перескочить на 2 батарейки - см. сюда, ближе к концу таблицы.

...Я правильно понимаю, что при таких токах микросхемы с внутренними ключами не подойдут?..

Подойдут, как видите...

[pfa]

Спасибо!
LTC3454 было бы, конечно, идеальным вариантом. Не уверен, правда, в его доступности партиями в 10 единиц

[A.T.Tappman]

Это ж какие батареки должны быть, если потребляемая мощность около четырёх ватт?

[Stanislav]

Это ж какие батареки должны быть, если потребляемая мощность около четырёх ватт?

Вообще-то, требуемый ток дадут практически любые (от ААА и больше) сильноточные батарейки. Только если брать самые маленькие, желательно включать последовательно 3 и более - при этом относительные потери в батарейках будут меньше, и КПД всей системы увеличится. Кроме того, у степ-дауна КПД, как правило, также выше, чем у степ-апа.
Можно ещё литиевые аккумуляторы попробовать, вроде тех, что для мобилл - у них ESR маленький...

[A.T.Tappman]

Вообще-то, требуемый ток дадут практически любые (от ААА и больше) сильноточные батарейки. Только если брать самые маленькие, желательно включать последовательно 3 и более - при этом относительные потери в батарейках будут меньше, и КПД всей системы увеличится. Кроме того, у степ-дауна КПД, как правило, также выше, чем у степ-апа.
Можно ещё литиевые аккумуляторы попробовать, вроде тех, что для мобилл - у них ESR маленький...

Такой ток они отдадут, согласен. Но сядут быстро. А если требуется продолжительная работа? Тут уже габариты батареи начинают расти.

[MM_Andrey]

Вот какой зверь, мне кажется будет в самый раз http://www.national.com/pf/LM/LM2734.html

[wim]

Спасибо!
LTC3454 было бы, конечно, идеальным вариантом. Не уверен, правда, в его доступности партиями в 10 единиц

Если не секрет - как Вы собираетесь паять микросхему в таком корпусе (3х3 мм с расстоянием между выводами 0,5 мм) "партиями в 10 единиц"? Тут LT билась за габариты девайса в ущерб кпд, поскольку, как видно из её топологии, в любом режиме работы половина микросхемы будет понапрасну греть воздух.

[MM_Andrey]

Если не секрет - как Вы собираетесь паять микросхему в таком корпусе (3х3 мм с расстоянием между выводами 0,5 мм) "партиями в 10 единиц"? Тут LT билась за габариты девайса в ущерб кпд, поскольку, как видно из её топологии, в любом режиме работы половина микросхемы будет понапрасну греть воздух.

Элементарно, паяльником

[pfa]

Это ж какие батареки должны быть, если потребляемая мощность около четырёх ватт?

Либо 2 штуки D, либо 4 аккумулятора AA. Склоняюсь ко второму варианту и Step-Down преобразованию. Хотя пока в раздумьях.

Такой ток они отдадут, согласен. Но сядут быстро. А если требуется продолжительная работа? Тут уже габариты батареи начинают расти.

3 часов работы от одного комплекта будет достаточно

Если не секрет - как Вы собираетесь паять микросхему в таком корпусе (3х3 мм с расстоянием между выводами 0,5 мм) "партиями в 10 единиц"? Тут LT билась за габариты девайса в ущерб кпд, поскольку, как видно из её топологии, в любом режиме работы половина микросхемы будет понапрасну греть воздух.

Упс. Да, не обратил внимания. Ищем дальше.

Элементарно, паяльником

Я так не умею. Когда-то пробовал, геморрою получил - до конца жизни хватит .

[MM_Andrey]

Ну тогда MC34063 или её клоны, дешевле и проще не бывает

P.S. Вот кстати полезная программа для расчета оной.

http://www.nomad.ee/micros/mc34063a/

Сообщение отредактировал M&M - Sep 5 2007, 10:23

[pfa]

Ну тогда MC34063 или её клоны, дешевле и проще не бывает

P.S. Вот кстати полезная программа для расчета оной.

http://www.nomad.ee/micros/mc34063a/

Спасибо, особенно за программу расчета!
Однако при попытке ввести в нее мои Vin (4,5В) и Vout (3.8В) говорит, что подходящих конфигураций не существует

Еще немного чайниковских вопросов. Сорри, просто привык иметь дело с цифровой техникой - с аналогом плотно раньше не работал.

1) Мочему MC34063 стоит в 20 раз дешевле самого завалящего Макса? Чего в ней не хватает?
2) Пробовал смоделировать SEPIC по этой технологии. Добиться установившегося Vout так и не удалось, даже перерисовав один в один схему оттуда. Есть смутное подозрение, что switching controller нельзя моделировать генератором импульсов, ибо в этом случае мы никак не можем ввести в модель обратную связь. Я прав или делаю что-то не так?
3) Почему все-таки эта считалка не может рассчитать схему step-down для Vin=4.5B, Vout=3,8B, Iout=1A? Это что-то не так с прогой или действительно невозможно?
4) Посоветуйте, плиз, как на базе преобразователя наилучшим образом сделать источник тока, а не напряжения.

[wim]

1) Мочему MC34063 стоит в 20 раз дешевле самого завалящего Макса? Чего в ней не хватает?

У неё, наоборот, кое-что лишнее - на ключе будет падать 0,5 В минимум, при токе 1А - 0,4 Вт коту под хвост.

[pfa]

У неё, наоборот, кое-что лишнее - на ключе будет падать 0,5 В минимум, при токе 1А - 0,4 Вт коту под хвост.

Т.е. в общем случае лучше собирать преобразователь с внешним ключом?

[AntonS]

Источник тока для светодиодов сделать просто. Вместо верхнего резистора обратной связи (с выхода источника на вход обратной связи) включаете светодиод. Нижний резистор (со входа обратной связи на землю) рассчитываете так, чтобы при номинальном токе (в примере 1А) на нем было падение 1,25 В (для МС34063). Получаем 1,25 Ом. Не забываем про то, что на резисторе рассеивается мощность 1,25 Вт (для данного примера).....
Кстати суммарное падение (светодиод+резистор) получается у Вас больше 5В. Нужно подумать о Step-Up.

[Stanislav]

Вот какой зверь, мне кажется будет в самый раз http://www.national.com/pf/LM/LM2734.html

Не будет.
Потому, как светодиод - это прибор, управляемый током.

[pfa]

Источник тока для светодиодов сделать просто. Вместо верхнего резистора обратной связи (с выхода источника на вход обратной связи) включаете светодиод. Нижний резистор (со входа обратной связи на землю) рассчитываете так, чтобы при номинальном токе (в примере 1А) на нем было падение 1,25 В (для МС34063). Получаем 1,25 Ом. Не забываем про то, что на резисторе рассеивается мощность 1,25 Вт (для данного примера).....
Кстати суммарное падение (светодиод+резистор) получается у Вас больше 5В. Нужно подумать о Step-Up.

Спасибо. Но 1,25Вт терять на резисторе - это перебор.

[Stanislav]

Если не секрет - как Вы собираетесь паять микросхему в таком корпусе (3х3 мм с расстоянием между выводами 0,5 мм) "партиями в 10 единиц"?

Можно и паяльником, если руки на месте. Лучше - горячим воздухом.
А ещё лучше заказывать платы вместе с монтажом. Не знаю, как в Киеве, а в Москве почти все производители плат оказывают такую услугу.

...Тут LT билась за габариты девайса в ущерб кпд, поскольку, как видно из её топологии, в любом режиме работы половина микросхемы будет понапрасну греть воздух.

Это утверждение совершенно не соответствует действительности. Какая логическая связь существует между топологией, КПД и габаритами?
По даташиту КПД LTC3454 при 1А в степ-дауне превышает 85%. По-моему, совсем не мало.

[pfa]

Не будет.
Потому, как светодиод - это прибор, управляемый током.

Но можно ведь источник тока сделать вторым каскадом после этого?

[Stanislav]

Т.е. в общем случае лучше собирать преобразователь с внешним ключом?

Не обязательно.
Простите, но если бы Вы были чуточку полюбопытнее, могли бы обнаружить на сайте LT и степ-даун драйверы мощных светодиодов:
http://www.linear.com/pc/categoryProducts.jsp

Вот такой, думается, способен решить проблемму 4-х батареек:
http://www.linear.com/pc/productDetail.jsp...94,C1768,P13452

Но можно ведь источник тока сделать вторым каскадом после этого?

Каким образом и, главное, зачем?

[wim]

Какая логическая связь существует между топологией, КПД и габаритами?

1) Два последовательно включенных преобразователя.
2) Встроенные ключи с довольно приличным Ron (130 мОм и 170 мОм)
3) Высокая частота (1МГц)

Всё это для того, чтобы уменьшить размеры дросселя и конденсатора. Соответственно и микросхему LT упаковала в мини-корпус.

По даташиту КПД при 1А превышает 85%. По-моему, совсем не мало.

В топологии SEPIC на более низкой частоте с внешним ключом можно получить кпд повыше этого.

[Stanislav]

1) Два последовательно включенных преобразователя.

А что, можно сделать SEPIC по-другому?
Или Вам известны топологии повышающе-понижающих преобразователей с одной катушкой индуктивности, где "в любом режиме работы половина микросхемы НЕ будет понапрасну греть воздух"?

2) Встроенные ключи с довольно приличным Ron (130 мОм и 170 мОм)

Ну да, сопротивление заметное. Но на КПД оно окажет не слишком большое влияние (статические потери порядка 200 мВт в степдауне дадут его уменьшение на 5-6%). Зато - компактность.

3) Высокая частота (1МГц)

Если ПТ высококачественные - это не помеха. Из общего КПД видно, что динамические потери в схеме очень малы (не превышают единиц процентов от общей мощности).

...Всё это для того, чтобы уменьшить размеры дросселя и конденсатора. Соответственно и микросхему LT упаковала в мини-корпус.

Простите, но логической связи между первым и вторым предложением не усматриваю. Стремление к уменьшению габаритов вовсе не требует жертвы в виде КПД, и данный чип - тому подтверждение.

В топологии SEPIC на более низкой частоте с внешним ключом можно получить кпд повыше этого.

Ну, кому охота с внешним ключом дрочиться - может попробовать сделать КПД и больше. Только сомневаюсь, что получится сильно уж лучше (если получится вообще).
Автор попросил минимум компонентов в схеме; данный чип отвечает этому требованию как нельзя лучше.
ЗЫ. Упс, последнего требования не было, звыняйте.

Сообщение отредактировал Stanislav - Sep 5 2007, 13:49

[pfa]

Автор попросил минимум компонентов в схеме; данный чип отвечает этому требованию как нельзя лучше.
ЗЫ. Упс, последнего требования не было, звыняйте.

Значит, будет
Хочу минимум компонентов в схеме
Осталось теперь этот девайс в Украине найти...

[wim]

А что, можно сделать SEPIC по-другому?

SEPIC - нет, но для питания светодиодов можно сделать, например, повышающий преобразователь. Мы ведь рассматриваем все варианты, не так ли?

Или Вам известны топологии повышающе-понижающих преобразователей с одной катушкой индуктивности, где "в любом режиме работы половина микросхемы НЕ будет понапрасну греть воздух"?

С одной катушкой - нет. С двумя - есть на эту тему статья американских профессоров, но это таки отдельная тема.

Ну да, сопротивление заметное. Но на КПД оно окажет не слишком большое влияние (статические потери порядка 200 мВт в степдауне дадут его уменьшение на 5-6%).

"Простите, но логической связи между первым и вторым предложением не усматриваю" (с) Stanislav.
При коэффициенте заполнения 0,5 статические потери будут 300 мВт. В варианте SEPIC статические потери в ключе будут пренебрежимо малы, а на диоде, при том же коэффициенте заполнения, - не более 250 мВт.

Из общего КПД видно, что динамические потери в схеме очень малы (не превышают единиц процентов от общей мощности).

Возможно, только они будут в 2-4 раза больше, чем для одного ключа в варианте SEPIC.

Ну, кому охота с внешним ключом дрочиться ...

Этого я не предлагал, это - Ваши фантазии ...

[Stanislav]

SEPIC - нет, но для питания светодиодов можно сделать, например, повышающий преобразователь. Мы ведь рассматриваем все варианты, не так ли?

Верно, поэтому я с самого начала и предложил 2 варианта: "основной" и "запасной", в точности соответствующих условию (см. пост №1).

При коэффициенте заполнения 0,5 статические потери будут 300 мВт.

Согласен, я несколько преуменьшил потери. Ваша цифра больше похожа на правду. Вообще-то, для режима ПТ она будет ещё больше.
Только вот попробуйте-ка найти драйверы светодиодов в интегральном исполнении, пусть и в бОльшем корпусе и с меньшей рабочей частотой, которые дадут такой же КПД, что и обсуждаемый прибор. Мне что-то не удалось с ходу...

В варианте SEPIC статические потери в ключе будут пренебрежимо малы...

Почему же? Мы ведь посчитали, и получилось, что статические потери доминируют, не так ли?

.., а на диоде, при том же коэффициенте заполнения, - не более 250 мВт.

Не совсем понял, на каком диоде?

Возможно, только они будут в 2-4 раза больше, чем для одного ключа в варианте SEPIC.

С этим трудно согласиться. Нужно учитывать не только потери в ключе, но и в драйвере затвора. При интегральном исполнении они минимальны...

Этого я не предлагал, это - Ваши фантазии ...

Не обижайтесь, пожалуйста. Я только хотел сказать, что сам не стал бы связываться с "россыпью", если есть готовое решение - чем меньше сущностей, тем лучше.

[wim]

Согласен, я несколько преуменьшил потери. Ваша цифра больше похожа на правду. Вообще-то, для режима ПТ она будет ещё больше.
Только вот попробуйте-ка найти драйверы светодиодов в интегральном исполнении, пусть и в бОльшем корпусе и с меньшей рабочей частотой, которые дадут такой же КПД, что и обсуждаемый прибор. Мне что-то не удалось с ходу...

В исходных условиях речь шла только о кпд. Однако, как Вы справедливо заметили, у LT есть и другие микросхемы, например, LTC3780 они позиционируют как альтернативу SEPIC и обещают кпд до 97%, но это - за счёт внешних ключей. А для LTC3454 они обещают кпд 90% и ток 1А, но, как выяснилось, - не одновременно.

Почему же? Мы ведь посчитали, и получилось, что статические потери доминируют, не так ли?
Не совсем понял, на каком диоде?

Используя внешний ключ, мы не обязаны придерживаться линейки полевиков 100 мОм, на такие низкие напряжения можно подобрать что-нить на два порядка лучше.
Диод - выходной, как в "классицкой" схеме
http://www.national.com/pf/LM/LM3488.html

С этим трудно согласиться. Нужно учитывать не только потери в ключе, но и в драйвере затвора. При интегральном исполнении они минимальны...

...каковые потери пропорциональны частоте коммутации и на 50 кГц будут существенно меньше, чем на 1 МГц даже в интегральном исполнении.

Не обижайтесь, пожалуйста. Я только хотел сказать, что сам не стал бы связываться с "россыпью", если есть готовое решение - чем меньше сущностей, тем лучше.

Я ваще никогда не обижаюсь, просто не хотел попасть в какие-нить "меньшинства". Если есть кому паять, то готовое решение, конечно, рулез.

Кстати, здесь...
www.linear.com/pc/downloadDocument.do?id=24910
... LT "подняла" кпд LTC3454 до 93%. Проверять буржуинов надо на каждом шагу.

[pfa]

Господа, подскажите, плиз, как подобные девайсы наиболее правильно представлять в модели в MicroCap.
Повторюсь: пробовал Pulse Source, не получается внятного результата (на выходе нет стабильного напряжения). Есть подозрение, что связано это с тем, что в модели не представлена обратная связь. Что скажете?

[Stanislav]

В исходных условиях речь шла только о кпд. Однако, как Вы справедливо заметили, у LT есть и другие микросхемы, например, LTC3780 они позиционируют как альтернативу SEPIC и обещают кпд до 97%, но это - за счёт внешних ключей. А для LTC3454 они обещают кпд 90% и ток 1А, но, как выяснилось, - не одновременно.

Простите, но вопрос заключается в том, что Вы пишете:

...Тут LT билась за габариты девайса в ущерб кпд, поскольку, как видно из её топологии, в любом режиме работы половина микросхемы будет понапрасну греть воздух.

Из этого мне стало понятно, что Вам известны какие-то другие интегральные SEPIC драйверы светодиодов, в которых нет ущерба КПД за счёт габаритов девайса, а также половинки которых напрасно не греют воздух. Если это так, дайте ссылочку на такой прибор, плиз.

...Используя внешний ключ, мы не обязаны придерживаться линейки полевиков 100 мОм, на такие низкие напряжения можно подобрать что-нить на два порядка лучше...

Дайте ссылочку на полевики с сопротивлением канала ~10 Ом, и я покажу, что в такой системе КПД большим не получится, даже если частоту снизить на порядок.

...Диод - выходной, как в "классицкой" схеме
http://www.national.com/pf/LM/LM3488.html

Простите, но Вы невнимательно читаете тему.
Такая схема для питания светодиода не годится, т.к. драйвер по отношению к светодиоду должен быть источником тока.
Кроме того, готов поспорить, что в приведённой схеме КПД будет ниже, чем в схеме для LTC3454. Для примера предлагаю рассмотреть случай, когда ток через дроссель/ли за такт практически не меняется, что соответствует минимуму статических и динамических потерь.
Такой режим в схеме с LTC обеспечивается элементарно - достаточно лишь взять дроссель с достаточной индуктивностью - частота-то аж 1 МГц. Для схемы же на 50 КГц понадобится железяка весьма внушительных размеров (если на активном сопротивлении провода не хотите понести большие потери).

...каковые потери пропорциональны частоте коммутации и на 50 кГц будут существенно меньше, чем на 1 МГц даже в интегральном исполнении.

См. выше. Приведите конкретный полевик, и я постараюсь показать, что Вы ошибаетесь.

Я ваще никогда не обижаюсь, просто не хотел попасть в какие-нить "меньшинства".

В украинском языке выделенное слово является вполне литературным и общеупотребительным и необидным, кстати.

Господа, подскажите, плиз, как подобные девайсы наиболее правильно представлять в модели в MicroCap.

Не подскажу - моделяторами пользуюсь крайне редко. Предпочитаю оценочный расчёт и "доводку по месту".

...Повторюсь: пробовал Pulse Source, не получается внятного результата (на выходе нет стабильного напряжения). Есть подозрение, что связано это с тем, что в модели не представлена обратная связь. Что скажете?

ОС в "правильных" драйверах светодиодов есть, только она, повторюсь, не по напряжению, а по току. Выходное же напряжение равно падению напряжения на конкретном светодиоде при заданном токе (напр, 1А), и может меняться с температурой и по мере старения кристалла.

[A.T.Tappman]

Последовательно со светодиодом включить миллиомный резистор. Чтоб хотя бы 20мВ на нём падало. И с него снимать сигнал ОС.

[Stanislav]

Последовательно со светодиодом включить миллиомный резистор. Чтоб хотя бы 20мВ на нём падало. И с него снимать сигнал ОС.

В хороших драйверах это сделано внутри М/С (см. внутреннюю схему той же LTC-шки). Иначе этот сигнал ещё усилить чем-то придётся...

[A.T.Tappman]

Я операционником усиливал.

[wim]

Простите, но вопрос заключается в том, что Вы пишете ... Из этого мне стало понятно, что Вам известны какие-то другие интегральные SEPIC драйверы светодиодов, в которых нет ущерба КПД за счёт габаритов девайса, а также половинки которых напрасно не греют воздух. Если это так, дайте ссылочку на такой прибор, плиз.

"Интегральные SEPIC драйверы светодиодов" мне неизвестны, иначе бы уже дал ссылочку автору. Мне вообще неизвестны интегральные микросхемы, предназначенные исключительно для топологии SEPIC.

Дайте ссылочку на полевики с сопротивлением канала ~10 Ом, и я покажу, что в такой системе КПД большим не получится, даже если частоту снизить на порядок.

Вложил файлик

Простите, но Вы невнимательно читаете тему.
Такая схема для питания светодиода не годится, т.к. драйвер по отношению к светодиоду должен быть источником тока.

А что - в SEPIC нам кто-то запрещает сделать ОС по току? И что делает LTC3454 источником тока, как не тот же встроенный резистор?

Кроме того, готов поспорить,

А это принципиально?

...что в такой схеме КПД будет ниже, чем для LTC3454. Для примера предлагаю рассмотреть случай, когда ток через дроссель/ли за такт практически не меняется, что соответсятвует минимуму статических и динамических потерь.
Такой режим в схеме с LTC обеспечивается элементарно - достаточно лишь взять дроссель с достаточной индуктивностью - частота-то аж 1 МГц. Для схемы же на 50 КГц понадобится железка весьма внушительных размеров (если на активном сопротивлении провода не хотите понести большие потери).

Если уменьшать пульсации тока, то - и там, и там. "Внушительность размеров" не пугает (как было когда-то в старом "Радио" - зачем делать маленький карманный приёмник, если можно сделать большой карман?)

В украинском языке выделенное слово является вполне литературным и общеупотребительным, кстати.

Спасибо, прочитал внимательно , положил в папку "ненужное". Без обид, ок?

Прикрепленные файлы

 71931.pdf ( 88.22 килобайт ) Кол-во скачиваний: 125

 

[Stanislav]

Я операционником усиливал.

Значит, для одного-единственного светодиода в дополнение к драйверу ещё и операционник с кучкой резисторов потребуется...
В принципе, ничего катастрофического, но чрезмерное усложнение, по-моему, идёт не на пользу какой бы то ни было конструкции.

"Интегральные SEPIC драйверы светодиодов" мне неизвестны, иначе бы уже дал ссылочку автору. Мне вообще неизвестны интегральные микросхемы, предназначенные исключительно для топологии SEPIC.

Хорошо, может быть, тогда Вам известны степ-ап/степ даун драйверы, по отношению к которым LT пошла на жертву ради габаритов?

А что - в SEPIC нам кто-то запрещает сделать ОС по току? И что делает LTC3454 источником тока, как не тот же встроенный резистор?

Я пояснил только, что схема, предложенная Вами, никуда не годится, и не нужно задавать лишних вопросов там, где лишь достаточно принять или опровергнуть данное утверждение.

Вообще, слишком много ничем не подкреплённых слов. Приведите, пожалуйста, пример правильной схемы питания светодиода на SEPIC, и я скажу, чем она хуже предлагаемой LT.

...Если уменьшать пульсации тока, то - и там, и там. "Внушительность размеров" не пугает (как было когда-то в старом "Радио" - зачем делать маленький карманный приёмник, если можно сделать большой карман?).

Простите, но Вы заставляете повторяться.
Я утверждаю, что схема SEPIC, приведённая Вами, не только не годится в качестве драйвера светодиода, но и имеет худший КПД, чем на степ ап/даун LTC-шке при выходном напряжении 3,8 В. А если кому охота носить в кармане кирпичи - ну что ж, тут хозяин - барин, но это уже второй вопрос, не столь принципиальный. Положения вещей это никак не изменит...

[wim]

Вообще, слишком много ничем не подкреплённых слов. Приведите, пожалуйста, пример правильной схемы питания светодиода на SEPIC, и я скажу, чем она хуже предлагаемой LT.

Я просто жду обещанного показа "что в такой системе КПД большим не получится, даже если частоту снизить на порядок". И, если я не прав, я, конечно же, признаю это.

Господа, подскажите, плиз, как подобные девайсы наиболее правильно представлять в модели в MicroCap.
Повторюсь: пробовал Pulse Source, не получается внятного результата (на выходе нет стабильного напряжения). Есть подозрение, что связано это с тем, что в модели не представлена обратная связь. Что скажете?

MicroCap тут не все юзают. Если найдёте Orcad, могу подкинуть готовые примеры. Демо-версия (с ограничениями, но вполне функциональная) есть на дисках прилагаемых к книгам:
1) Р. Хайнеман. PSPICE. Моделирование работы электронных схем.
2) О.М. Петраков. Создание аналоговых PSPICE моделей радиоэлементов.

[Herz]

В украинском языке выделенное слово является вполне литературным и общеупотребительным и необидным, кстати.

Простите, что вмешиваюсь, да ещё и не по теме.
Мне казалось, что я неплохо знаю украинский. Но здесь согласиться с Вами не могу. Можете чем-то подтвердить свои слова?

[A.T.Tappman]

Значит, для одного-единственного светодиода в дополнение к драйверу ещё и операционник с кучкой резисторов потребуется...
В принципе, ничего катастрофического, но чрезмерное усложнение, по-моему, идёт не на пользу какой бы то ни было конструкции.

Ну, у меня габариты платы позволяли (диаметр 38мм) поставить ещё парочку корпусов SO8. На второй секции ОУ сделан компаратор на отключение.

[AML]

Господа, подскажите, плиз, как подобные девайсы наиболее правильно представлять в модели в MicroCap.
Повторюсь: пробовал Pulse Source, не получается внятного результата (на выходе нет стабильного напряжения). Есть подозрение, что связано это с тем, что в модели не представлена обратная связь. Что скажете?

Предположение верно.
При использовании в качестве модели драйвера простого источника импульсов можно посмотреть лишь работу устройства как регулятора, а не как стабилизатора, поскольку не действует обратная связь. Но и этот упрощенный подход позволяет достаточно хорошо рассмотреть процессы в статических (установившихся) режимах.
Для того, чтобы иметь возможность посмотреть стабилизацию (в т.ч. и выход на режим) необходима адекватная модель драйвера. В первом приближении это ШИМ-модулятор с защитами.
Драйвер представляется макромоделью (подсхемой), описывающим его на схемотехническом уровне (т.е. содержит ГЛИН, компараторы, триггера и т.п.). Правда, эти компоненты как правило идеализированы.
SPICE-модели некоторых драйверов есть на сайтах производителей. Немного включены в состав библиотек симуляторов (в том числе и в MicroCAP). Но очень немного. Плюс в симуляторах есть базовые (обобщенные) модели драйверов для основных типов регуляторов (стабилизаторов).

SPICE-модель конкретного драйвера вы вряд ли найдете. Поэтому как вариант - разрисовать его "внутренность", проверить работоспособность, оформить в виде подсхемы (макромодели), а потом использовать. Трудоемкость достатосно высока, зато позволяет оценить практически все основные параметры (кроме запаса устойчивости)

Для анализа устойчивости необходим своя макромодель (на основе непрерывной модели). И уже не драйвера, а всей силовой части. Строятся эти модели на основе математических выкладок (метод усреднения в пространстве состояний). Непрепывные модели основных типов регуляторов также входят в состав базовых примеров MicroCAP b OrCAD. Эти модели позволяют получать переходные характеристики стабилизатора (выход на режим, реакцию на скачки питания, нагрузки и т.п.), а полученные на основе модели АЧХ и ФЧХ позволяют анализировать устойчивость.

Это я все к тому, что в САПРах возможно многое, но это не так уж и просто слета сделать.

Если найдёте Orcad, могу подкинуть готовые примеры. Демо-версия (с ограничениями, но вполне функциональная) есть на дисках прилагаемых к книгам:
1) Р. Хайнеман. PSPICE. Моделирование работы электронных схем.
2) О.М. Петраков. Создание аналоговых PSPICE моделей радиоэлементов.

Да примеров и в MicroCAP вполне достаточно. И модели Ридли там уже давно живут (начиная с 6-й версии, если не ошибаюсь)

Описание примера моделирования в Микрокапе - во вложенном файле

Прикрепленные файлы

 PWM.pdf ( 342.81 килобайт ) Кол-во скачиваний: 1923

 

[pfa]

LT3474 найти не удалось, как не удалось найти и никаких других мощных драйверов. По принципу "хочу минимум деталей и чтоб подешевле" взял LM2575. Теперь думаю, как ею током управлять. Похоже, без операционника никак
Посоветуйте, а?

Предположение верно.
При использовании в качестве модели драйвера простого источника импульсов можно посмотреть лишь работу устройства как регулятора, а не как стабилизатора, поскольку не действует обратная связь. Но и этот упрощенный подход позволяет достаточно хорошо рассмотреть процессы в статических (установившихся) режимах.
Для того, чтобы иметь возможность посмотреть стабилизацию (в т.ч. и выход на режим) необходима адекватная модель драйвера. В первом приближении это ШИМ-модулятор с защитами.
Драйвер представляется макромоделью (подсхемой), описывающим его на схемотехническом уровне (т.е. содержит ГЛИН, компараторы, триггера и т.п.). Правда, эти компоненты как правило идеализированы.
SPICE-модели некоторых драйверов есть на сайтах производителей. Немного включены в состав библиотек симуляторов (в том числе и в MicroCAP). Но очень немного. Плюс в симуляторах есть базовые (обобщенные) модели драйверов для основных типов регуляторов (стабилизаторов).

SPICE-модель конкретного драйвера вы вряд ли найдете. Поэтому как вариант - разрисовать его "внутренность", проверить работоспособность, оформить в виде подсхемы (макромодели), а потом использовать. Трудоемкость достатосно высока, зато позволяет оценить практически все основные параметры (кроме запаса устойчивости)

Для анализа устойчивости необходим своя макромодель (на основе непрерывной модели). И уже не драйвера, а всей силовой части. Строятся эти модели на основе математических выкладок (метод усреднения в пространстве состояний). Непрепывные модели основных типов регуляторов также входят в состав базовых примеров MicroCAP b OrCAD. Эти модели позволяют получать переходные характеристики стабилизатора (выход на режим, реакцию на скачки питания, нагрузки и т.п.), а полученные на основе модели АЧХ и ФЧХ позволяют анализировать устойчивость.

Это я все к тому, что в САПРах возможно многое, но это не так уж и просто слета сделать.
Да примеров и в MicroCAP вполне достаточно. И модели Ридли там уже давно живут (начиная с 6-й версии, если не ошибаюсь)

Описание примера моделирования в Микрокапе - во вложенном файле

Спасибо!
Буду изучать.

[AML]

Спасибо! Буду изучать.

Не сообразил сразу дать собстенно файл моделирования (который описан по ссылке выше). Вкладываю сюда (в архиве, а то прикрепить не удается)

И еще скорее вопрос, чем предложение.
А разве нельзя использовать флай с токовым регулированием в режиме разрывных токов? Если мне память не изменяет, при задании на токовый вход постоянной уставки флай становится источником мощности. А при работе на нагрузку с нелинейной диодной характеристикой - практически источником тока (источник мощности при постоянной напряжении нагрузки - источник тока, а напрядение нагрузки - напряжение на светодиоде - условно можно считать посточнным)
Или я что-то путаю? (давно это было)

Прикрепленные файлы

 STAB_FLYBACK_.rar ( 5.97 килобайт ) Кол-во скачиваний: 77

 

[A.T.Tappman]

Так последовательно со светодиодом миллиомный резистор и на ОУ. Микропотребляющих операционников сейчас, как грязи. Я схему в соседней теме выложил. http://electronix.ru/forum/index.php?showt...5952&st=12# Всё работает.

[dbx]

Питание светодиодов с помощью ZXSC300

http://www.qrz.ru/schemes/contribute/constr/led2/ZXSC300.pdf

http://www.qrz.ru/schemes/contribute/const...d2/ZXSC300.djvu

[pfa]

Питание светодиодов с помощью ZXSC300

http://www.qrz.ru/schemes/contribute/constr/led2/ZXSC300.pdf

http://www.qrz.ru/schemes/contribute/const...d2/ZXSC300.djvu

Спасибо, но это я уже читал. Найти, к сожалению, возможным не представляется.
Поэкспериментирую с LM2575, не выйдет - пойду искать current-driven преобразователи.
Тем более, что для LM2575 с ее частотой в 53КГц индуктивность жуткая по габаритам получается.
Ну и КПД ужасный.

[Stanislav]

Я просто жду обещанного показа "что в такой системе КПД большим не получится, даже если частоту снизить на порядок". И, если я не прав, я, конечно же, признаю это.

Ну, это просто.
Смотрим характеристики диода MBRS130LT3: прямое падение напряжения при 1А 0.45 В типовое, 0.55 максимальное. При 1А только статические потери составят 450мВт, при условии, что ток через диод считаем постоянным.
Два полевика же LTC-шки, включенных последовательно, дадут лишь 300 мВт статических потерь, что в полтора раза меньше.
Приплюсуйте сюда ещё потери на силовом полевике SEPIC-а и драйвере его затвора, а также в проводах катушек (считать сейчас некогда, а за отсутствием конкретной схемы - и невозможно), - и картина тотчас прояснится.

ЗЫ. динамические потери в LTC-шке можно оценить, сравнивая зависимости КПД от выходного напряжения при разных выходных токах (1А и150 мА). Для этих токов динамические потери в М/С будут одинаковыми, и никак не могут превышать 50 мВт (в реальности гораздо меньше).

Спасибо, но это я уже читал. Найти, к сожалению, возможным не представляется...

Есть одна мыслишка.
А нельзя ли приспособить в качестве драйвера светодиода... миниатюрный усилитель класса D? Таких сейчас продаётся много. Только нужно, чтобы диапазон его входных напряжений включал "-" или "+" питания, для организации ОС по току. Надо подумать...

[pfa]

Есть одна мыслишка.
А нельзя ли приспособить в качестве драйвера светодиода... миниатюрный усилитель класса D? Таких сейчас продаётся много. Только нужно, чтобы диапазон его входных напряжений включал "-" или "+" питания, для организации ОС по току. Надо подумать...

Это лежит сильно за пределами моих познаний в аналоговой технике
Кстати, что можете сказать по поводу приведенного выше ZXSC300?

[Stanislav]

Это лежит сильно за пределами моих познаний в аналоговой технике.

Вообще-то я так, в порядке изврата... Не принимайте всерьёз.
Всё-таки определитесь с количеством батареек. Если их будет 2 или 4, и достать дефицитные микросхемы драйверов не удастся, лучше всего последовать совету M.A.Tappman-а, добавив к штатной М/С импульсного регулятора датчик тока и усилитель, примерно так:

Параметры схемы можно определить из соотношения:
Iсд*R4*(1+R2/R1)=Uос,
где Iсд - требуемый ток светодиода, Uос - номинальное напряжение на входе ОС конвертера.
Резистор R4 можно выбрать очень маленьким - как уже писали, миллиом 20 или даже меньше. Опер должен оставаться работоспособным при напряжениях на входах, близких к "-" питания, а также снижении питания до минимума. Возможно, rail-to-rail по выходу.
Резистор R3 можно не ставить - допустимо подать сигнал непосредственно на вход ОУ.

...Кстати, что можете сказать по поводу приведенного выше ZXSC300?

Да ничего особенно хорошего. Требует внешних силовых элементов, и КПД невысокий будет. Схему на рис.2 нельзя делать ни в коем случае, если светодиод жалко (кстати, какой у Вас?). Я бы предпочёл интегрированный степ-ап или степ-даун конвертер с внешним усилком, если хороший драйвер найти не удаётся. Только для получения максимального КПД нужен конвертер с синхронным выпрямителем - при таком выходном напряжении это существенно.
В приведённых схемах отсутствует ОС по току светодиода, а измеряется ток через силовой транзистор. Теоретически, зная частоту, индуктивность катушки и пиковый ток через неё, можно высчитать ток через светодиод. Однако, такое решение обладает рядом недостатков:
- не может быть реализовано для режима степ-даун;
- не будет правильно работать в режиме непрерывных токов дросселя (а он предпочтителен, для максимизации КПД);
- будет иметь большую погрешность стабилизации тока через СИД, вследствие разброса параметров элементов, а также температуры и по мере старения.
Во избежание этого, ОС по току СИД всё же лучше заводить... А можно ещё и термокомпенсацию в неё ввести, чтобы увеличить срок службы светодиода.

[wim]

Смотрим характеристики диода MBRS130LT3: прямое падение напряжения при 1А 0.45 В типовое, 0.55 максимальное. При 1А только статические потери составят 450мВт, при условии, что ток через диод считаем постоянным.
Два полевика же LTC-шки, включенных последовательно, дадут лишь 300 мВт статических потерь, что в полтора раза меньше.
Приплюсуйте сюда ещё потери на силовом полевике SEPIC-а и драйвере его затвора, а также в проводах катушек (считать сейчас некогда, а за отсутствием конкретной схемы - и невозможно), - и картина тотчас прояснится.
ЗЫ. динамические потери в LTC-шке можно оценить, сравнивая зависимости КПД от выходного напряжения при разных выходных токах (1А и150 мА). Для этих токов динамические потери в М/С будут одинаковыми, и никак не могут превышать 50 мВт (в реальности гораздо меньше).

Мы, конечно, можем считать ток через диод постоянным, однако он - импульсный и при коэффициенте заполнения 0,5 потери на диоде будут ровно вполовину меньше, т.е. 225 мВт. И будут ещё меньше при уменьшении входного напряжения, что для умирающей батарейки окажется приятным бонусом.

Динамические потери в данном случае будут определяться длительностью активного состояния ключей, которое составляет, согласно описанию, 150 нс. Для простоты - при одинаковых входном и выходном напряжениях =4В динамические потери будут равны 0,5*V*I*DC4sw=300мВт. В сумме:
- статические 300 мВт;
- динамические 300 мВт;
- на токосъёмном резисторе 100 мВт
Итого 700 мВт, что даёт кпд 85%. По графику - на 2-3% меньше, каковые, очевидно, расходуются на дросселе.

Для SEPIC динамические потери при прочих равных условиях будут в 2 раза меньше (в 4 раза потому что один ключ, но через него течёт удвоенный ток нагрузки).

Потери в драйверах - вещь неоднозначная, у одиночного низкоомного ключа они, возможно, будут больше, но ведь и ключ один, а не четыре.

[pfa]

Вообще-то я так, в порядке изврата... Не принимайте всерьёз.
Всё-таки определитесь с количеством батареек. Если их будет 2 или 4, и достать дефицитные микросхемы драйверов не удастся, лучше всего последовать совету M.A.Tappman-а, добавив к штатной М/С импульсного регулятора датчик тока и усилитель, примерно так:

Огромное спасибо!
Попробую реализовать.
Работать будет от 4-6 никель-металлгидридных пальчиковых аккумуляторов.

Собрал схемку на LM2575 как в даташите.
Конденсаторы поставил электролитические, индуктивность - какая под руку попалась, что-то около 100мкГн, на гантеле.
Нагрузил пока лампочкой.
От 5 аккумуляторов при падении напряжения на нагрузке 3.3В и токе 0.3А КПД получается порядка 81-82% без выходного конденсатора и 78-80% с выходным конденсатором. Мультиметр, однако, весьма неточен, поэтому утверждать, что КПД действительно зависит от наличия или отсутствия выходного конденсатора не буду.
В связи с этим вопрос: а нужен ли этот конденсатор? Его отсутствие позволит уменьшить габариты и (теоретически) повысить КПД, а светодиод, насколько я понял, спокойно относится к высокочастотному пульсирующему питанию.
Кроме того, имеет ли значение, какие конденсаторы ставить, и если да - какие лучше - электролит или керамика?

Обнаружил, что схема странно себя ведет под нагрузкой. Если на холостом ходу все происходит в точном соответствии с даташитом (т.е. напряжение на входе ОС поддерживается равным 1.23В), то под нагрузкой наблюдается сильная просадка выходного напряжения и напряжение на входе ОС становится уже 1.05-1.1В. Подскажите, чем это можно объяснить?
Возможно, дело в неоптимальном выборе индуктивности - в ближайшее же время заменю ее самонамотанной, однако токи не так велики, чтобы это имело большое значение. Хотя я могу ошибаться.

[wim]

В связи с этим вопрос: а нужен ли этот конденсатор? Его отсутствие позволит уменьшить габариты и (теоретически) повысить КПД, а светодиод, насколько я понял, спокойно относится к высокочастотному пульсирующему питанию.
Кроме того, имеет ли значение, какие конденсаторы ставить, и если да - какие лучше - электролит или керамика?

Светодиод- спокойно, а вот микросхеме на входе ОС нужно постоянное напряжение. Стал быть - нужен конденсатор. Кстати, на сайте national.com есть онлайн-калькулятор, оно там всё само посчитает и даже детальки предложит из буржуйского каталога.

[Stanislav]

Мы, конечно, можем считать ток через диод постоянным, однако он - импульсный и при коэффициенте заполнения 0,5 потери на диоде будут ровно вполовину меньше, т.е. 225 мВт. И будут ещё меньше при уменьшении входного напряжения, что для умирающей батарейки окажется приятным бонусом.

Конечно, потери в диоде будут зависеть от скважности импульсов тока, через него текущего. Но, так как конкретной схемы не приведено, я взял наихудший случай.
Если ток через СИД будет равен 1А, то через шоттку при к-те заполнения 0,5 половину цикла будет течь ток, равный 2А (ток дросселей считаем постоянным). Что вызовет падение напряжения на нём порядка 0,65В. При этом потери составят 325 мВт, что, конечно, меньше потерь на постоянном токе в 1,4 раза, но сравнимо с потерями на обоих силовых транзисторах LTC-шки. Прибавьте к этому потери на силовом ключе, а также в двух дросселях, и всё равно получите КПД ниже.
Приятного бонуса для умирающей батарейки (из 3-х элементов) не получится, ибо при этом сильно возрастут потери в ключе на транзисторе, приведённом Вами (транзистор хороший, не спорю, но только порог включения великоват для таких применений).
В общем, предлагаю Вам нарисовать "рабочую" схему SEPIC драйвера, а потом обсудить её достоинства и недостатки.

...Динамические потери в данном случае будут определяться длительностью активного состояния ключей, которое составляет, согласно описанию, 150 нс.

Мне кажется, что Вы ошиблись с переводом. Если это не так, ткните носом, где это написано, пожалуйста.
PS. Если под активным состоянием подразумевается включенное (conductive), то каким образом эта величина может влиять на динамические потери?

...Для простоты - при одинаковых входном и выходном напряжениях =4В динамические потери будут равны 0,5*V*I*DC4sw=300мВт. В сумме:
- статические 300 мВт;
- динамические 300 мВт;
- на токосъёмном резисторе 100 мВт
Итого 700 мВт, что даёт кпд 85%. По графику - на 2-3% меньше, каковые, очевидно, расходуются на дросселе.

Нет, не совсем правильно.
Во-первых, КПД в пограничном регионе у М/С минимален и составляет 82-83 %, что, по-видимому, определяется увеличением статических потерь на транзисторах и, в особенности, обратных диодах. Динамические потери будут также больше, примерно в 2 раза, но они особой роли не сыграют.
Во-вторых, из графика на первой странице видно, что КПД при выходном токе 150мА в переходном режиме (Vin=3,8В) составляет около 93 %, что соответствует общим потерям в 280 мВт. Теперь из них нужно вычесть статические, а также потери в дросселе, что весьма затруднительно (у меня по первой прикидке получилось более 100мВт).
Впрочем, признаю, что ошибся - динамические потери в ключах могут превышать 50 мВт - при подсчёте на 3,8 умножить забыл...
Увеличение индуктивности дросселя до ~20мкГ даст прибавку КПД в 2-3%, думается. Если навесить внешние шоттки - ещё пару процентов выиграем в переходном режиме.
Завтра постараюсь посчитать аккуратнее...

...Для SEPIC динамические потери при прочих равных условиях будут в 2 раза меньше (в 4 раза потому что один ключ, но через него течёт удвоенный ток нагрузки).

Динамические потери в силовых ПТ от тока нагрузки зависят слабо (если они достаточно шустрые, и драйверы затворов хорошие).

...Потери в драйверах - вещь неоднозначная, у одиночного низкоомного ключа они, возможно, будут больше, но ведь и ключ один, а не четыре.

Не спорю. Но все четыре транзистора работают только в переходном режиме; в остальных случаях - только 2 из них.
Кроме того, у таких мелких транзюков тотальный заряд затвора составляет что-нить около 1-2 нКл при 4В, что делает потери в драйверах затворов ничтожно малыми.

Работать будет от 4-6 никель-металлгидридных пальчиковых аккумуляторов.

Тогда степ-даун, однозначно. Если не удастся найти светодиодный драйвер, можно и с усилителем.

...От 5 аккумуляторов при падении напряжения на нагрузке 3.3В и токе 0.3А КПД получается порядка 81-82% без выходного конденсатора и 78-80% с выходным конденсатором. Мультиметр, однако, весьма неточен, поэтому утверждать, что КПД действительно зависит от наличия или отсутствия выходного конденсатора не буду.

5 аккумуляторов, вообще говоря, не нужно - достаточно четырёх. Только придётся ещё сделать схему отключения преобразователя при падении напряжения на них < ~2,7В, чтобы не переразрядить.

...В связи с этим вопрос: а нужен ли этот конденсатор? Его отсутствие позволит уменьшить габариты и (теоретически) повысить КПД, а светодиод, насколько я понял, спокойно относится к высокочастотному пульсирующему питанию.
Кроме того, имеет ли значение, какие конденсаторы ставить, и если да - какие лучше - электролит или керамика?

1. Кондёр нужен обязательно. Питание светодиода импульсным током, превышающем в пике максимально допустимое значение, быстро приведёт к его деградации (падению яркости). Всё-таки, какой СИД собираетесь пользовать?
2. Лучше всего поставить недорогой тантал.

...Обнаружил, что схема странно себя ведет под нагрузкой. Если на холостом ходу все происходит в точном соответствии с даташитом (т.е. напряжение на входе ОС поддерживается равным 1.23В), то под нагрузкой наблюдается сильная просадка выходного напряжения и напряжение на входе ОС становится уже 1.05-1.1В. Подскажите, чем это можно объяснить?
Возможно, дело в неоптимальном выборе индуктивности - в ближайшее же время заменю ее самонамотанной, однако токи не так велики, чтобы это имело большое значение. Хотя я могу ошибаться.

Приведите схему, пожалуйста. Со всеми номиналами.

[pfa]

5 аккумуляторов, вообще говоря, не нужно - достаточно четырёх. Только придётся ещё сделать схему отключения преобразователя при падении напряжения на них < ~2,7В, чтобы не переразрядить.

Да-да-да, как раз сам задумался
Думаю, сделаю по рецепту A.T.Tappman из этой ветки, блиго, свободная секция операционника должна остаться.
Только вот почему 2.7В, а не 4? Вроде бы 1В на аккумулятор - предельное значение?

1. Кондёр нужен обязательно. Питание светодиода импульсным током, превышающем в пике максимально допустимое значение, быстро приведёт к его деградации (падению яркости). Всё-таки, какой СИД собираетесь пользовать?

Планирую использовать Luxeon III Blue (LXHL-LB3C).
Ну или его аналог от Edisson opto.
Что кондер нужен - уже понял. После того, как вернул его на место, просадка напряжения ушла.
А вот по поводу питания импульсным током - интересно. Сейчас очень многие делают регулировку яркости ШИМом (даже Пецл балуется). Причем аргументируют как раз тем, что импульсный ток не вреден и регулировать просто.

2. Лучше всего поставить недорогой тантал.

Спасибо. Оффтопный вопрос: а чем они лучше электролита? Током утечки?

Приведите схему, пожалуйста. Со всеми номиналами.

Прошу прощения за некачественную картинку - я сейчас на работе и рисовать не в чем, поэтому выдрал из даташита.
Выходной конденсатор 300мкФ
Входной 100 мкФ
Резисторы на делителе переменные, для регулировки использую диапазон 2-10КОм
Индуктивность неизвестная, вокруг 100-150 мкГн
Завтра/послезавтра сделаю LC-метр, узнаю точно.
Кстати, второй оффтопный вопрос: на чем лучше мотать индуктивность? Есть некоторое количество ферритовых колечек и несколько гантелей. Насколько я понимаю, гантель предпочтительнее, т.к. колечко из феррита с высокой проницаемостью быстро входит в насыщение.

Сообщение отредактировал pfa - Sep 13 2007, 12:49

Эскизы прикрепленных изображений

 

[A.T.Tappman]

ИМХО, лучше на гантельке. В кольце зазор делать придётся, да и мотать на нём неудобно.

[wim]

Конечно, потери в диоде будут зависеть от скважности импульсов тока, через него текущего. Но, так как конкретной схемы не приведено, я взял наихудший случай.
Если ток через СИД будет равен 1А, то через шоттку при к-те заполнения 0,5 половину цикла будет течь ток, равный 2А (ток дросселей считаем постоянным). Что вызовет падение напряжения на нём порядка 0,65В. При этом потери составят 325 мВт, что, конечно, меньше потерь на постоянном токе в 1,4 раза, но сравнимо с потерями на обоих силовых транзисторах LTC-шки.

Согласен, и даже больше – потери будут 0,65*2*0,5=0,65 Вт. Значит, шоттка отпадает.

Мне кажется, что Вы ошиблись с переводом. Если это не так, ткните носом, где это написано, пожалуйста.
PS. Если под активным состоянием подразумевается включенное (conductive), то каким образом эта величина может влиять на динамические потери?

с. 7:
When VIN approaches VOUT, the buck-boost region is reached where the conduction time of the four switch region is typically 150ns.
Я понимаю это как суммарное время переключения одной и второй пары ключей, каковое время далее указано как ограничение максимального коэффициента заполнения в переходной области. Из рис. 1 следует, что в каждом интервале периода коммутации к паре последовательно соединённых ключей прикладывается сумма входного и выходного напряжений. Считая, что напряжения на верхнем и нижнем ключах распределяются примерно поровну, эквивалентную схему для расчёта динамических потерь в переходной области можно представить в виде последовательно соединённых источника напряжения равного полусумме входного и выходного напряжений, ключа с временем переключения 150 нс и нагрузки 1 А, откуда и получены 300 мВт для Vin=4 В.
PS. Под активным состоянием подразумевается процесс включения (выключения), показанный на картинке, каковой процесс аппроксимируется линейным изменением напряжения на ключе и тока в нём. Мощность потерь пропорциональна коммутируемым напряжению и току и длительности процесса переключения и обратно пропорциональна частоте коммутации.

Динамические потери в силовых ПТ от тока нагрузки зависят слабо (если они достаточно шустрые, и драйверы затворов хорошие).

Если мы говорим об одном и том же, то прямо пропорциональны току нагрузки.

В общем, предлагаю Вам нарисовать "рабочую" схему SEPIC драйвера, а потом обсудить её достоинства и недостатки.

Задача получения максимального кпд сама по себе интересна. Как-нибудь дождливым осенним вечером можно будет попробовать …

Прикрепленные файлы

 loss.zip ( 17.07 килобайт ) Кол-во скачиваний: 55

 

[pfa]

Господа, еще раз прошу прощения за ламерство - но не могли бы вы привести обобщенную схему компаратора? Чтобы при падении напряжения ниже Umin на выходе было Vs, в других случаях - 0. Схему уважаемого A.T.Tappman изучил очень внимательно, но при попытке посчитать заблудился в обильно произрастающих тут и там сопротивлениях и разветвлениях соединений.

У меня придумалась вот такая схемка. Выход идет на ON/OFF вход МС.
Причем R1=Uref*R2/(Uin-Uref)
Я прав?

Сообщение отредактировал pfa - Sep 14 2007, 21:58

Эскизы прикрепленных изображений

 

[A.T.Tappman]

pfa, так у меня там совершенно стандартный компаратор нарисован... На DA3 опора (может быть любая, просто у меня этих MAXов несколько завалялось), на R4,R7 делитель. R12 просто снизил коэфф. усиления, ибо возбуд был. Вот и всё, ничего лишнего.

[pfa]

pfa, так у меня там совершенно стандартный компаратор нарисован... На DA3 опора (может быть любая, просто у меня этих MAXов несколько завалялось), на R4,R7 делитель. R12 просто снизил коэфф. усиления, ибо возбуд был. Вот и всё, ничего лишнего.

Про DA3, R4, R7 понятно.
Не сразу понял назначение R6 и R12. Но теперь все понятно, спасибо.
Кстати, что означает фраза " ибо возбуд был"?

[A.T.Tappman]

Довольно часто получалось так, что во время переключения начиналась дикая генерация на выходе. Лечилось путём снижения коэффициента усиления (в данном случае введением R12).

[AML]

Светодиод- спокойно, а вот микросхеме на входе ОС нужно постоянное напряжение. Стал быть - нужен конденсатор.

Зачем? Не забывайте, что стабилизируется не напряжение, а ток. Соответственно, сигнал на ОС пропорционален току. Для того, чтобы в такой схеме сигнал ОС был постоянный нужен в первую очередь не конденсатор, а режим непрерывного тока дросселя. Также очевидно, что этот режим предпочтителен (с точки зрения КПД) в данном случае, поскольку нагрузка постоянная. Пульсация тока в светодиоде будет равна пульсации тока дросселя. Если выбрать ее равной, к примеру, 10% от номинального значени - плохо ни светодиоду, ни системе ОС не будет. В крайнем случае понадобится инерционное звено (RC-цепочка) на выходе уситителя датчика тока.
Удаление ескостного элемента из силового контура очень хорошо сказывается на обеспечении устойчивости системы стабилизации. И если оставлять его - то уж точно не 300 мкФ. Думаю, 1 мкФ достаточно будет.

[pfa]

Зачем? Не забывайте, что стабилизируется не напряжение, а ток. Соответственно, сигнал на ОС пропорционален току. Для того, чтобы в такой схеме сигнал ОС был постоянный нужен в первую очередь не конденсатор, а режим непрерывного тока дросселя. Также очевидно, что этот режим предпочтителен (с точки зрения КПД) в данном случае, поскольку нагрузка постоянная. Пульсация тока в светодиоде будет равна пульсации тока дросселя. Если выбрать ее равной, к примеру, 10% от номинального значени - плохо ни светодиоду, ни системе ОС не будет. В крайнем случае понадобится инерционное звено (RC-цепочка) на выходе уситителя датчика тока.
Удаление ескостного элемента из силового контура очень хорошо сказывается на обеспечении устойчивости системы стабилизации. И если оставлять его - то уж точно не 300 мкФ. Думаю, 1 мкФ достаточно будет.

Спасибо!
А как обеспечить режим непрерывного тока дросселя?
Я так понимаю, поставить дроссель с большей индуктивностью?
И еще вопрос.
Какое наименьшее сечение провода можно брать для намотки дросселя на ток 1А?
Если мотать теми проводами, что у меня есть, он приобретает совершенно монстровидные размеры.

[AML]

Возникло желание смоделировать этот источник тока. Посмотрел документацию - не понтно две вещи:
1. Как организована коррекция ОС (для обеспечения устойчивости). На структурной схеме никаких корректирующих звеньев не обозначено.


Внешняя коррекция в типовой схеме включения также не предусмотрена. Обошлись без коррекции или просто ее не показали на структурной схеме?

2. Вроде как изначально шел разговор о преобразователе с высоким КПД. А у этой схемы падение напряжения на открытом транзисторе может достигать 1.2B (если я правильно понял). Тогда выходном напряжении 3.2В высокий КПД не получится.

[pfa]

Возникло желание смоделировать этот источник тока. Посмотрел документацию - не понтно две вещи:
1. Как организована коррекция ОС (для обеспечения устойчивости). На структурной схеме никаких корректирующих звеньев не обозначено.


Внешняя коррекция в типовой схеме включения также не предусмотрена. Обошлись без коррекции или просто ее не показали на структурной схеме?

Что такое коррекция ОС?
Т.е. что в ней корректировать?
Приведенная вами схема - это нерегулируемый преобразователь, у него делитель R1-R2 встроен.
У регулируемого - вынесен наружу.
Если вы, конечно, об этом.

2. Вроде как изначально шел разговор о преобразователе с высоким КПД. А у этой схемы падение напряжения на открытом транзисторе может достигать 1.2B (если я правильно понял). Тогда выходном напряжении 3.2В высокий КПД не получится.

"За то, чтобы наши желания всегда совпадали с нашими возможностями!"
Просто это единственное достойное, что удалось найти по доступной цене (т.е. дешевле $7) и не по предзаказу.
КПД у меня получился порядка 81%, в принципе - переживаемо.
Ну и по графикам в даташите КПД самый высокий на больших токах и высоких коэффициентах заполнения. Почему - не понимаю, но это как раз то, что нужно

[Stanislav]

...Только вот почему 2.7В, а не 4? Вроде бы 1В на аккумулятор - предельное значение?

2,7 вольта - предельно допустимое напряжение для 3-х аккумуляторов под нагрузкой, конечно.
Для четырёх аккумуляторов оно будет равно 0,9*4=3,6 (В). Это напряжение отключения. Минимально допустимое напряжение включения составит 1,0*4=4 (В), или даже немногим более. Связано это с тем, что под нагрузкой аккумулятор "проседает". Поэтому, схема защиты от переразряда (UVLO) должна обладать гистерезисом.
Если отключение делать при 4В, в акумуляторах будет оставаться слишком много неизрасходованной энергии.

...Планирую использовать Luxeon III Blue (LXHL-LB3C).
Ну или его аналог от Edisson opto.
Что кондер нужен - уже понял. После того, как вернул его на место, просадка напряжения ушла.
А вот по поводу питания импульсным током - интересно. Сейчас очень многие делают регулировку яркости ШИМом (даже Пецл балуется). Причем аргументируют как раз тем, что импульсный ток не вреден и регулировать просто.

Я писал о предельно допустимом импульсном токе. Для приведённого Вами СИД он равен 1А. Если средний ток через диод будет равен 1А при скважности, например, 2, то импульсный ток будет равен 2А, что быстро приведёт к деградации светодиода.

...Спасибо. Оффтопный вопрос: а чем они лучше электролита? Током утечки?

ESR на ВЧ меньше.

...Прошу прощения за некачественную картинку - я сейчас на работе и рисовать не в чем, поэтому выдрал из даташита.

Ещё раз: такая схема для питания СИД не годится. Нет ОС по току.

...Кстати, второй оффтопный вопрос: на чем лучше мотать индуктивность? Есть некоторое количество ферритовых колечек и несколько гантелей. Насколько я понимаю, гантель предпочтительнее, т.к. колечко из феррита с высокой проницаемостью быстро входит в насыщение.

На гантели, ИМХО, лучше. Только марка феррита должна соответствовать частоте преобразователя.

...Если выбрать ее равной, к примеру, 10% от номинального значени - плохо ни светодиоду, ни системе ОС не будет. В крайнем случае понадобится инерционное звено (RC-цепочка) на выходе уситителя датчика тока.

Возможно, и так. Но лучше не экспериментировать с дорогим прибором, и пульсации тока снизить до минимума. Или выбрать среднее его значение меньшим предельно допустимого.

...Удаление ескостного элемента из силового контура очень хорошо сказывается на обеспечении устойчивости системы стабилизации. И если оставлять его - то уж точно не 300 мкФ. Думаю, 1 мкФ достаточно будет.

Обеспечение устойчивости в правильно рассчитанной схеме с НТ дросселя и вых. конденсатором не вызовет большой сложности - ОС-то токовая.
Насчёт величины ёмкости согласен: хватит и единиц-десятков микрофарад (в зависимости от частоты). Наверное, вместо тантала можно и керамику поставить...

Согласен, и даже больше – потери будут 0,65*2*0,5=0,65 Вт. Значит, шоттка отпадает.

Вы меня загипнотизировали - впрочем, ночью это бывает возможно. Конечно, на диоде будет выделяться более 600 мВт.

с. 7:
When VIN approaches VOUT, the buck-boost region is reached where the conduction time of the four switch region is typically 150ns.
Я понимаю это как суммарное время переключения одной и второй пары ключей, каковое время далее указано как ограничение максимального коэффициента заполнения в переходной области.

Нет, это совсем не так. 150нС - минимальное "неактивное" время (duty cycle) в buck режиме, которое определяется ограничением на к-т заполнения в самой микросхеме. В этом нетрудно убедиться, внимательно прочитав всю страницу 7.
Сам процесс же переключения в мелких полевиках происходит очень быстро (если драйвер нормальный, и сами полевики шустрые) - единицы наносекунд, и на динамические потери ток через полуоткрытый канал при этом сильно влиять не должен. Впрочем, при таком напряжении ёмкостные потери на переключение также должны быть весьма малы.
На той же странице - время break-before-make установлено всего в 20нС.

...Из рис. 1 следует, что в каждом интервале периода коммутации к паре последовательно соединённых ключей прикладывается сумма входного и выходного напряжений. Считая, что напряжения на верхнем и нижнем ключах распределяются примерно поровну, эквивалентную схему для расчёта динамических потерь в переходной области можно представить в виде последовательно соединённых источника напряжения равного полусумме входного и выходного напряжений, ключа с временем переключения 150 нс и нагрузки 1 А, откуда и получены 300 мВт для Vin=4 В.
PS. Под активным состоянием подразумевается процесс включения (выключения), показанный на картинке, каковой процесс аппроксимируется линейным изменением напряжения на ключе и тока в нём. Мощность потерь пропорциональна коммутируемым напряжению и току и длительности процесса переключения и обратно пропорциональна частоте коммутации.

Ничего не понимаю. На какой картинке?

...Если мы говорим об одном и том же, то прямо пропорциональны току нагрузки.

Наверное, всё-таки о разном...

2. Вроде как изначально шел разговор о преобразователе с высоким КПД. А у этой схемы падение напряжения на открытом транзисторе может достигать 1.2B (если я правильно понял). Тогда выходном напряжении 3.2В высокий КПД не получится.

Конечно, выбор М/С нельзя назвать удачным. Лучше, как я и писал, поискать с синхронным выпрямителем (напр., LM2651, или другую подобную). Кстати, у неё и UVLO напряжение отключения равно 3,8В - вполне подходяще, доп. защита не потребуется.

[AML]

Обеспечение устойчивости в правильно рассчитанной схеме с НТ дросселя и вых. конденсатором не вызовет большой сложности - ОС-то токовая

Это понятно. Только при создании адекватной модели для симулятора мне необходимо знать о наличии/отсутствии внутренней коррекции. Иначе результаты моделирования не будут совпадать с реальными.
Вот, к примеру, упрощенная модель выбранной микросхемы, построенная согласно структуре из документации (за исключением токовой защиты).

Но она уже типовую схему включения обсчитывает не совсем корректно - есть гармонические колебания на выходе. Наверняка в структуре сидит какое-то корректирующее звено (инерционное или ПИД). Но в документации об этом не говорится. Также я ничего не нашел там о плавном пуске (без него перерегулирование при запуске нехилое получается)

[wim]

Нет, это совсем не так. 150нС - минимальное "неактивное" время (duty cycle) в buck режиме, которое определяется ограничением на к-т заполнения в самой микросхеме. В этом нетрудно убедиться, внимательно прочитав всю страницу 7.
Сам процесс же переключения в мелких полевиках происходит очень быстро (если драйвер нормальный, и сами полевики шустрые) - единицы наносекунд, и на динамические потери ток через полуоткрытый канал при этом сильно влиять не должен. Впрочем, при таком напряжении ёмкостные потери на переключение также должны быть весьма малы.
На той же странице - время break-before-make установлено всего в 20нС.

Ничего не понимаю. На какой картинке?

Figure 1.
По Вашему совету внимательно прочитал всю страницу - последняя формула для buck-boost вот такая:
VIN = VOUT • (1 – DC4SW) = VOUT • [1 – (150ns • f)],
где очевидным образом присутствует время 150 нс. Полагаю всё-таки, что 20 нс - это защитный интервал между переключением верхнего и нижнего ключей в каждой паре, а время переключения самих ключей - 150 нс. Если бы это было "неактивное" время, формируемое схемой управление, оно бы присутствовало где-нибудь в явном виде - или в параметрах или на структурной схеме.

[AML]

Что такое коррекция ОС?
Т.е. что в ней корректировать

Коррекция ОС - это формирование такой передаточной характеристики цепи ОС, при котором замкнутая система является устойчивой. Неустойчивость в простейшем случае - это колебания на выходе стабилизатора напряжения. В приведенной выше схеме эти колебания уже присутствуют. Если же повысить коэффициент передачи усилителя расстогласования, то они увеличиваются.

Однако, увеличение этого коэффициента часто нужно, чтобы обеспечить точность стабилизации выходного напряжения. А с пульсациями борятся введением в тракт обратной связи интегрирующих (в простейшем случае), ПИД (пропорционально-интегрирующе-дифференциальные) звенься, либо аналогичными мерами, которые которые подробно рассмотрены в теории автоматического управления (ТАУ).

[wim]

Возникло желание смоделировать этот источник тока. Посмотрел документацию - не понтно две вещи:
1. Как организована коррекция ОС (для обеспечения устойчивости). На структурной схеме никаких корректирующих звеньев не обозначено.
Внешняя коррекция в типовой схеме включения также не предусмотрена. Обошлись без коррекции или просто ее не показали на структурной схеме?

Для уменьшения запаздывания фазы они используют нуль, образованный ёмкостью выходного конденсатора и его ESR, о чём свидетельствует фраза из описания:
However, when operating in the continuous mode, reducing the ESR below 0.05Ω can cause instability in the regulator.
Плюс к этому характеристика операционного усилителя содержит хотя бы один полюс - вот и получается в итоге частотная коррекция.

Это понятно. Только при создании адекватной модели для симулятора мне необходимо знать о наличии/отсутствии внутренней коррекции. Иначе результаты моделирования не будут совпадать с реальными.
Вот, к примеру, упрощенная модель выбранной микросхемы, построенная согласно структуре из документации (за исключением токовой защиты).
Но она уже типовую схему включения обсчитывает не совсем корректно - есть гармонические колебания на выходе. Наверняка в структуре сидит какое-то корректирующее звено (инерционное или ПИД). Но в документации об этом не говорится. Также я ничего не нашел там о плавном пуске (без него перерегулирование при запуске нехилое получается)

А Вы добавьте последовательно с выходным конденсатором его ESR (типовое значение из справочника) - сразу увидите разницу. ОУ тоже желательно брать не идеальный, а что-нить с частотой единичного усиления порядка 1 МГц (очень распространённый вариант).

[pfa]

2,7 вольта - предельно допустимое напряжение для 3-х аккумуляторов под нагрузкой, конечно.
Для четырёх аккумуляторов оно будет равно 0,9*4=3,6 (В). Это напряжение отключения. Минимально допустимое напряжение включения составит 1,0*4=4 (В), или даже немногим более. Связано это с тем, что под нагрузкой аккумулятор "проседает". Поэтому, схема защиты от переразряда (UVLO) должна обладать гистерезисом.
Если отключение делать при 4В, в акумуляторах будет оставаться слишком много неизрасходованной энергии.

А как ввести в схему ОС гистерезис?

На гантели, ИМХО, лучше. Только марка феррита должна соответствовать частоте преобразователя.

Ну на 53 КГц почти все ферриты пойдут. У меня гантельки из 600НМ, по-моему.
Другой вопрос, что если мотать на гантеле - рассчетную индуктивность в 200 мкГн я получу где-то на 200 витках. Если мотать относительно толстым проводом - 200 витков не влазят на мою гантельку, а если тонким - сопротивление становится весьма ощутимым.

Возможно, и так. Но лучше не экспериментировать с дорогим прибором, и пульсации тока снизить до минимума. Или выбрать среднее его значение меньшим предельно допустимого.

Я решил остановиться на 0.7А. Во избежание

Насчёт величины ёмкости согласен: хватит и единиц-десятков микрофарад (в зависимости от частоты). Наверное, вместо тантала можно и керамику поставить...

А Вы добавьте последовательно с выходным конденсатором его ESR (типовое значение из справочника) - сразу увидите разницу. ОУ тоже желательно брать не идеальный, а что-нить с частотой единичного усиления порядка 1 МГц (очень распространённый вариант).

Т.е. получается, что ESR надо не уменьшать, а увеличивать.
Тогда, кстати, становится понятна нестабильность при убирании конденсатора.
Что лучше ставить в этом случае? Керамику?

Конечно, выбор М/С нельзя назвать удачным. Лучше, как я и писал, поискать с синхронным выпрямителем (напр., LM2651, или другую подобную). Кстати, у неё и UVLO напряжение отключения равно 3,8В - вполне подходяще, доп. защита не потребуется.

А что такое "синхронный выпрямитель"?
Да, действительно, приятная микросхемка. Хм...




LM2651 можно найти. $6.5. Мда...

[wim]

Т.е. получается, что ESR надо не уменьшать, а увеличивать.
Тогда, кстати, становится понятна нестабильность при убирании конденсатора.
Что лучше ставить в этом случае? Керамику?

Выбор ESR в данном случае - компромисс между пульсациями и устойчивостью. У керамики ESR ещё меньше - порядка ед. мОм, так что здесь она вряд ли подойдёт. Лучше всего - обычный электролит (не Low ESR). Для питания светодиода 50 или даже 100 мВ пульсаций выходного напряжения не очень существенны.
При убирании конденсатора - тут другая фича. Посмотрите на Figure 1 - внутренняя схема управления усиливает разность напряжений (снимаемого с выходного делителя и опорного 1,23 В) и сравнивает оную с "пилой", формируемой внутренним генератором. Отношение этого постоянного напряжения рассогласования к амплитуде "пилы" - это коэффициент заполнения, изменяя который схема управления стабилизирует выходное напряжение (в данном случае - ток). Но это работает так, если у выходного напряжения пульсации небольшие по сравнению с амплитудой "пилы". Если убрать выходной конденсатор, пульсации напряжения будут гораздо больше (в данном случае - амплитуда пульсаций тока в дросселе, помноженная на сопротивление токового датчика и во-сколько-то-раз усиленная). При таких пульсациях коэффициент заполнения будет хаотично меняться.

[pfa]

Выбор ESR в данном случае - компромисс между пульсациями и устойчивостью. У керамики ESR ещё меньше - порядка ед. мОм, так что здесь она вряд ли подойдёт. Лучше всего - обычный электролит (не Low ESR). Для питания светодиода 50 или даже 100 мВ пульсаций выходного напряжения не очень существенны.
При убирании конденсатора - тут другая фича. Посмотрите на Figure 1 - внутренняя схема управления усиливает разность напряжений (снимаемого с выходного делителя и опорного 1,23 В) и сравнивает оную с "пилой", формируемой внутренним генератором. Отношение этого постоянного напряжения рассогласования к амплитуде "пилы" - это коэффициент заполнения, изменяя который схема управления стабилизирует выходное напряжение (в данном случае - ток). Но это работает так, если у выходного напряжения пульсации небольшие по сравнению с амплитудой "пилы". Если убрать выходной конденсатор, пульсации напряжения будут гораздо больше (в данном случае - амплитуда пульсаций тока в дросселе, помноженная на сопротивление токового датчика и во-сколько-то-раз усиленная). При таких пульсациях коэффициент заполнения будет хаотично меняться.

Спасибо.
Т.е. поставить электролит в несколько мкФ?
Или можно все же тантал - он покомпактнее все-таки?

[wim]

Спасибо.
Т.е. поставить электролит в несколько мкФ?
Или можно все же тантал - он покомпактнее все-таки?

Если тантал - гляньте в справочник, какое у него там ESR. Если таки меньше 0,05 Ома, можно последовательно с ним поставить малоиндуктивный резистор (0,1 Ом два впараллель).

[Stanislav]

Спасибо.
Т.е. поставить электролит в несколько мкФ?
Или можно все же тантал - он покомпактнее все-таки?

Тантал лучше. Ёмкость выберите в диапазоне 33-100 мкФ для 50 кГц.

Если тантал - гляньте в справочник, какое у него там ESR. Если таки меньше 0,05 Ома, можно последовательно с ним поставить малоиндуктивный резистор (0,1 Ом два впараллель).

Таких танталов встречать не приходилось. Обычно - что-нить вроде 500 мОм - 1 Ом на 100 кГц. Есть, правда, POSCAP-ы, но не о них сейчас речь.
Обычные кондёры хуже - пульсация достаточно большая может получиться. Это может нарушить работоспособность ШИ-регулятора.
Насчёт керамики для рассматриваего регулятора - согласен, ухудшит она устойчивость. А для LM2651 можно и керамику, наверное.

[AML]

Попробовал смоделировать схему токового стабилизатора в MicroCAP.
Модель использовал вот такую:

Остаточное напряжение на моделируется последовательно включенным источником напряжения 0.9В,
светодиод - последовательным включением обычного диода и источника напряжения 3.1В.
При напряжении питания 7В выход на режим при включении получается вот таким (при L=200мкГ и C= 200мкФ)

Индуктивность дросселя можно как минимум уменьшить вдвое (до 100 мкГ).

А вот дальше (50 мкГ)- уже переходит в "икающий" режим (с прописком тактов). При этом дроссель вплотную приблидается к режиму разрывных токов, что в этой схеме недопустимо.

Уменьшение ескости конденсатора ниже 100 мкФ еще допустимо, а дальше также наступает "икающий" режим.


И еще. Минимальное напряжение, при котором осуществляется стабилизация - 5,5В.
Схемный файл для моделирования в MicroCAP - в прикрепленном архиве.

Прикрепленные файлы

 OPN1_i.rar ( 6.13 килобайт ) Кол-во скачиваний: 35

 

[wim]

Остаточное напряжение моделируется последовательно включенным источником напряжения 0.9В,
светодиод - последовательным включением обычного диода и источника напряжения 3.1В.
При напряжении питания 7В выход на режим при включении получается вот таким (при L=200мкГ и C= 200мкФ)

Реальный переходный процесс при включении питания будет, конечно, другим, поскольку у микросхемы есть ограничение тока ключа на уровне примерно 2 А (current limit). А в целом - похоже (почти апериодический процесс).

[AML]

Реальный переходный процесс при включении питания

Реальный переходный процесс при включении питания будет, конечно, другим, поскольку у микросхемы есть ограничение тока ключа на уровне примерно 2 А (current limit).

Блин, забыл модуль ограничения тока подключить. С ним - вот так будет

[wim]

Таких танталов встречать не приходилось. Обычно - что-нить вроде 500 мОм - 1 Ом на 100 кГц. Есть, правда, POSCAP-ы, но не о них сейчас речь.

Ну, ненаю, есть, например, такие вот очень LOWESR-истые конденсаторы.

Реальный переходный процесс при включении питания
Блин, забыл модуль ограничения тока подключить. С ним - вот так будет

Коэффициент усиления внутреннего ОУ выбран =15 - не маловато ли? По идее, должно быть 40-60 дБ, как мимнимум, иначе было бы трудно получить показанное на графике Line Regulation.
И насчёт стабильности - Вы ж говорили, что в MC модели Ридли живут? Дык зарядите её - сразу станет ясно, где чего подправить. Можно, например, не заморачиваться с ESR конденсатора, а добавить коррекцию в усилитель датчика тока.

Прикрепленные файлы

 597d.pdf ( 96.62 килобайт ) Кол-во скачиваний: 92

 

[AML]

ОУ выбран =15 - не маловато ли?

Общий коэффициент передачи ОС определяется не только коэффициентом усиления, но также и амплитудой пилы компаратора (точнее, соотвношениями между выходным напряжением усилителя и амплитудой пилы). Какая она в выбранной микросхеме, я, естественно не знаю.
Коэф. усиления 15 выбран из соотражений обеспечения устойчивости. При значениях, больших 20 начинаются колебания.
Я ведь не просто так с самого начала спрашивал о внутренних цепях коррекции. Без них получается то что получается. Насколько это соответствует правде - не знаю, "железа" в руках не держал уже больше 10 лет.

Вы ж говорили, что в MC модели Ридли живут? Дык зарядите её - сразу станет ясно, где чего подправить

В его моделях всегда есть корректирующее звено - внешний ПИД. Как в этом случае устойчивость обеспечивать - очевидно. Вот, кстати, для синхронного выпрямления моделька.

В рассматриваемой микросхеме в типовой схеме включения вообще никаких корректирующих навесных элементов нет. Стандартной SPICE-модели я не нашел. Пришлось импровизировать.

[wim]

Общий коэффициент передачи ОС определяется не только коэффициентом усиления, но также и амплитудой пилы компаратора (точнее, соотвношениями между выходным напряжением усилителя и амплитудой пилы). Какая она в выбранной микросхеме, я, естественно не знаю.

У модулятора коэффициент передачи всегда меньше 1, а основное усиление в петле ОС даёт ОУ.

Коэф. усиления 15 выбран из соотражений обеспечения устойчивости. При значениях, больших 20 начинаются колебания.

Колебания - с "идеальным" конденсатором или с ESR?

В рассматриваемой микросхеме в типовой схеме включения вообще никаких корректирующих навесных элементов нет. Стандартной SPICE-модели я не нашел. Пришлось импровизировать.

На сайте national.com есть онлайн-калькулятор, там же можно и АЧХ-ФЧХ посмотреть. Значит есть у них моделька, тока они её не выкладывают. В принципе, можно свою сваять и сравнить с "ихней".

Вот, кстати, для синхронного выпрямления моделька.

Это - импульсная модель, штука неплохая, но по ней цепь частотной коррекции можно разве что подобрать Может, непрерывную модель попробуете?

[Stanislav]

Ну, ненаю, есть, например, такие вот очень LOWESR-истые конденсаторы.

Я имел в виду мелкие танталы, типоразмера В или С, на низкое напряжение. Танталы большего размера, конечно, бывают и с меньшим ESR...

Figure 1.

Всё равно не понял.
Каким образом эквивалентная схема коммутатора имеет отношение к временнЫм характеристикам ключей?

По Вашему совету внимательно прочитал всю страницу - последняя формула для buck-boost вот такая:
VIN = VOUT • (1 – DC4SW) = VOUT • [1 – (150ns • f)],
где очевидным образом присутствует время 150 нс.

Присутствует, фахт.

...Полагаю всё-таки, что 20 нс - это защитный интервал между переключением верхнего и нижнего ключей в каждой паре...

Это тоже верно, и не только в паре, а, по логике вещей, и в диагонали (когда переключаются все четыре транзюка). Это время выбирается так, чтобы "оппозитный" ключ/и начал/и проводить ток никак не раньше выключения текущего активного ключа/ей.

.., а время переключения самих ключей - 150 нс.

А это неверно. Как я и писал уже, это минимально возможное время выключения ключа А и включения ключа В в buck режиме. Иначе бы через транзюки свистел вовсю сквозной ток, и потери были бы существенно бОльшими.

...Если бы это было "неактивное" время, формируемое схемой управление, оно бы присутствовало где-нибудь в явном виде - или в параметрах или на структурной схеме.

Читаем текст, относящийся к buck режиму:

As the control voltage
increases, the duty cycle of switch A increases until

the maximum duty cycle of the converter in buck mode

reaches DCbuck|max given by:
DCbuck|max = 100% - DC4sw

Из этого явным образом следует, что конвертер в баке имеет ограничение на к-т заполнения, равный примерно 85%. Дальнейшее уменьшение входного напряжения приведёт к переключению в переходный (buck-boost) режим, а ещё далее - в чистый boost, с ограничением по к-ту заполнения в 88%.

Сообщение отредактировал Stanislav - Sep 17 2007, 21:52

[AML]

У модулятора коэффициент передачи всегда меньше 1, а основное усиление в петле ОС даёт ОУ.

Это не соответствует действительности. В частности, померил петлевой коэффициент усиления по току в рассматриваемой схеме. Он оказался равен 60 при коэффициенте усиления ОУ 15. Так что в приведенном примере коэффициент передачи модулятора равен 4. Его можно еще увеличить, уменьшив амплитуду пилы в модуляторе. Сейчас попробую это сделать.

Попробовал. Получил петлевой коэффициент усиления по току 174. И это при все прежнем коэффициенте передачи ОУ = 15.

[pfa]

Индуктивность дросселя можно как минимум уменьшить вдвое (до 100 мкГ).

А вот это уже интересно.
Даташит настоятельно рекомендовал для моего случая индуктивность 220 мкГ. Кто прав?

И еще. Минимальное напряжение, при котором осуществляется стабилизация - 5,5В.
Схемный файл для моделирования в MicroCAP - в прикрепленном архиве.

Это еще более интересно. А что происходит при напряжении ниже 5.5В?

[Stanislav]

А как ввести в схему ОС гистерезис?

Не в ОС, а в схему отключения питания (UnderVoltage LockOut - UVLO). В той же LM2651 гистерезис организован внутри микросхемы.

...Ну на 53 КГц почти все ферриты пойдут. У меня гантельки из 600НМ, по-моему.
Другой вопрос, что если мотать на гантеле - рассчетную индуктивность в 200 мкГн я получу где-то на 200 витках. Если мотать относительно толстым проводом - 200 витков не влазят на мою гантельку, а если тонким - сопротивление становится весьма ощутимым.

Вот поэтому и говорю: берите частоту повыше.

А что такое "синхронный выпрямитель"?

Ну, это когда вместо шоттки стоит транзистор.

LM2651 можно найти. $6.5. Мда...

Чё-т дорого слишком.
В Москве такие мжно купить примерно за 2,5-3 доллара.
А сколько стОит светодиод?

[pfa]

Не в ОС, а в схему отключения питания (UnderVoltage LockOut - UVLO). В той же LM2651 гистерезис организован внутри микросхемы.

Ну да, оговорился. Насколько я понимаю, гистерезис организуется введением ПОС?

Вот поэтому и говорю: берите частоту повыше.

Оххх...
Поищу, конечно...

Ну, это когда вместо шоттки стоит транзистор.

Ага! Вижу. А что это дает и почему КПД за счет этого повышается?

Чё-т дорого слишком.
В Москве такие мжно купить примерно за 2,5-3 доллара.
А сколько стОит светодиод?

По знакомству с предзаказом нашел за 4-4.5
Однако волнует другое - в версии adj ОС осуществляется тем же делителем напряжения, т.е. current-driven не получается - опять ОУ нужен.
Luxeon ~$6 (3Вт, на радиаторе-звезде)
Эдиссоновский аналог - чуть дешевле.

[AML]

Даташит настоятельно рекомендовал для моего случая индуктивность 220 мкГ. Кто прав?
В том, что я прав, у меня особой уверенности нет, поскольку не исключаю, что в микросхеме упрощенная схема обеспечения устойчивости, для обеспечения работоспособности которой необходимо большое значение индуктивности.
А что происходит при напряжении ниже 5.5В?
Резкое падение выходного тока.
Сейчас посмотрел схема моделирования - у меня там ошибка оказалась в модели светодиода.Падение напряжения на нем получилось не 3.8В, а 4.3B. Поправил - получил минимальное напряжение, при котором схема остается работоспопобной - 4.9B. Что неплохо совпадает с аналитическими выкладками Umin=(Uсветодиода + U ключа)/Dmax Получаем Umin=(3.8+0.9)/0.98=4,8В А если считать не по типовому падению напряжения на ключе, а по максимальному (1.2В) - то 5.1В.
Таким образом, при использовании этой схемы отключать ее от аккумуляторов придется при 5.1В на них.
Если напряжение ниже порогового, то его не хватает для прокачки светодиода. Пока выходное напряжение не нарасло и светодиод закрыт, то в индуктивности нарастет ток. Но при отрывании светодиода закачиваемой преобразователем энегии оказывается недостаточно и ток спадает. Вот результаты расчетов при входном напряжении 4.7В.

[wim]

Это не соответствует действительности. В частности, померил петлевой коэффициент усиления по току в рассматриваемой схеме. Он оказался равен 60 при коэффициенте усиления ОУ 15. Так что в приведенном примере коэффициент передачи модулятора равен 4. Его можно еще увеличить, уменьшив амплитуду пилы в модуляторе. Сейчас попробую это сделать.

Попробовал. Получил петлевой коэффициент усиления по току 174. И это при все прежнем коэффициенте передачи ОУ = 15.

Дык, у модулятора коэффициент передачи - это отношение выходного напряжения усилителя ошибки к амплитуде "пилы", а поскольку оное напряжение никогда не превышает амплитуду "пилы" (при этом коэффициент заполнения был бы 100%), то и коэффициент передачи модулятора не может превышать 1.

[pfa]

А что происходит при напряжении ниже 5.5В?
Резкое падение выходного тока.
Сейчас посмотрел схема моделирования - у меня там ошибка оказалась в модели светодиода.Падение напряжения на нем получилось не 3.8В, а 4.3B. Поправил - получил минимальное напряжение, при котором схема остается работоспопобной - 4.9B. Что неплохо совпадает с аналитическими выкладками Umin=(Uсветодиода + U ключа)/Dmax Получаем Umin=(3.8+0.9)/0.98=4,8В А если считать не по типовому падению напряжения на ключе, а по максимальному (1.2В) - то 5.1В.
Таким образом, при использовании этой схемы отключать ее от аккумуляторов придется при 5.1В на них.
Если напряжение ниже порогового, то его не хватает для прокачки светодиода. Пока выходное напряжение не нарасло и светодиод закрыт, то в индуктивности нарастет ток. Но при отрывании светодиода закачиваемой преобразователем энегии оказывается недостаточно и ток спадает.

Это очень неудачно
Т.е. придется таки использовать 6 аккумуляторов.
Хотя когда я нагружал преобразователь лампочкой - при токе ~0.3-0.4A такой пугающей разницы не наблюдалось.

[Stanislav]

Таким образом, при использовании этой схемы отключать ее от аккумуляторов придется при 5.1В на них.
......................................

Не обязательно.
Светодиод ещё будет работать достаточно долго, с постепенным уменьшением яркости, ессно.
Мне кажется, что модель СИД выбрана не слишком аккуратно - надо бы с даташитом согласовать...
Наверное, будет лучше представить его источником напряжения 3.2В с последовательно включенным сопротивлением 0.8 Ом, как в даташите.

Ну да, оговорился. Насколько я понимаю, гистерезис организуется введением ПОС?

Да.

Ага! Вижу. А что это дает и почему КПД за счет этого повышается?

ПТ синхронного выпрямителя выбирают обычно так, чтобы на них при включении падало меньшее напряжение, чем на шоттке.

По знакомству с предзаказом нашел за 4-4.5
Однако волнует другое - в версии adj ОС осуществляется тем же делителем напряжения, т.е. current-driven не получается - опять ОУ нужен.
Luxeon ~$6 (3Вт, на радиаторе-звезде)
Эдиссоновский аналог - чуть дешевле.

ADJ не обязателен - пойдёт любой.
А опер опять-таки по-любому в дополнение к такому девайсу нужен.

[AML]

то и коэффициент передачи модулятора не может превышать 1.

Это D на может предышать 1. А какое при этом будет напряжение на выходе (и следовательно, петлевой коэф. передачи) - зависит от силовой части.
Смотрим, из чего складывается петлевой коэффициает передачи у понижающего регулятора
K=dUвых/dUвх (dUвх - изменение сигнала на входе усилителя рассогласования).
dUвых=E*dD, где E- напряжение питания.
Дальше из подобия треугольников следует, что Uпилы : 1=dUвх*Ku оу : dD
Подставляя одно в другое, получаем, что коэффициент передачи разомкнутой системы в понижающем регуляторе K=(E*Ku oу)/Uпилы
Т.е. коэффициент передачи определяется не только коэффициентом передачи операционного усилителя, но и амплитудой пилы лодулятора, а также величиной входного напряжения. Естественно считается, что амплитуда пилы не больше, чем напряжение ограничения ОУ.

Хотя когда я нагружал преобразователь лампочкой - при токе ~0.3-0.4A такой пугающей разницы не наблюдалось.

Лампочка по характеристике близка к источнику тока. Светодиод по характеристике близок к источнику напряжения. Поэтому поведение преобразователя при работе на эти две принципиально разные нагрузки может существенно отличаться.
Сейчас попробовал вместо светодиода резистор в 3.8 Ом поставить (еще вариант нагрузки). Так с ним и при 4В на входе просадка всего до 0.75А получается.

Наверное, будет лучше представить его источником напряжения 3.2В с последовательно включенным сопротивлением 0.8 Ом, как в даташит

Очень сомневаюсь, что без последовательного диода эта схема корректна, поскольку она при переполюсовке будет выдавать энергию во внешнюю цепь. Чего настоящий СИД не делает. Это малосигнальная модель, здесь она неприменима (я думаю).
Но раз уж пошла такая пьянка - посмотрю даташит.

[pfa]

Не обязательно.
Светодиод ещё будет работать достаточно долго, с постепенным уменьшением яркости, ессно.
Мне кажется, что модель СИД выбрана не слишком аккуратно - надо бы с даташитом согласовать...
Наверное, будет лучше представить его источником напряжения 3.2В с последовательно включенным сопротивлением 0.8 Ом, как в даташите.

Но аккумуляторов, как я понял, все равно нужно от 5 и больше.

ADJ не обязателен - пойдёт любой.
А опер опять-таки по-любому в дополнение к такому девайсу нужен.

Просто подаем на FB напряжение с учетом встроенного делителя?

[Stanislav]

Очень сомневаюсь, что без последовательного диода эта схема корректна, поскольку она при перепольсовке будет выдавать энергию во внешнюю цепь. Чего настоящий СИД не делает.
Но раз уж пошла такая пьянка - посмотрю даташит.

Вообще говоря, диод нужен, чтобы переходные процессы корректно воспроизводить. Для установившегося режима он не обязателен.
Можно, конечно, этот диод добавить (лучше идеальный).

...Сейчас попробовал вместо светодиода резистор в 3.8 Ом поставить (еще вариант нагрузки). Так с ним и при 4В на входе просадка всего до 0.75А получается.

Именно. При введении активного сопротивления всё становится несколько "лучше".

[pfa]

При введении активного сопротивления всё становится несколько "лучше".

В каком смысле?

[Stanislav]

Но аккумуляторов, как я понял, все равно нужно от 5 и больше.

4 должно хватить, вообще-то. Только преобразователь нормальный нужен.

...Просто подаем на FB напряжение с учетом встроенного делителя?

Зачем его "учитывать"? Подаём на вход ОС заданное напряжение, вот и всё.
Правда, ADJ несколько предпочтительнее - лишний полюс во входной цепи образовываться не будет.
В общем, чем напряжение ниже, тем лучше. Но пойдёт любой.

В каком смысле?

В смысле моделирования, конечно.

[pfa]

4 должно хватить, вообще-то. Только преобразователь нормальный нужен.

Ага. Т.е. с закупленными LM2575 таки нужно больше

Зачем его "учитывать"? Подаём на вход ОС заданное напряжение, вот и всё.

А! Кажется, понял.
Т.е. для варианта, скажем, на 1.8В подаем 1.8В? Да, удобно.

Правда, ADJ несколько предпочтительнее - лишний полюс во входной цепи образовываться не будет.
В общем, чем напряжение ниже, тем лучше. Но пойдёт любой.

Ну в наличии есть как раз с самым низким - 1.8В

Другой вопрос, что они будут только в конце месяца, а до того времени нужно хотя бы два устройства уже готовых.
Так что сейчас, наверное, сделаю пару на LM2575, а там посмотрим.
Только вот дроссель мне покоя не дает - как бы его покомпактнее сделать...

[AML]

Посмотрел даташит на СИД - модель изначально была практически верной (ошибка в районе 10%).
Подкорректировал ее в соответствии с приведенной характеристикой СИДа.
Вот что получилось (синяя кривая - из даташита, красная - модельная)

Так что на некорректность модели грешить не приходится. Поэтому почти наверняка у этого преобразователя будет заметный спад тока при напряжении питания ниже 4.7В.
Явно для выбранного применения схема не очень...

[pfa]

Явно для выбранного применения схема не очень...

Ладно, поставим вопрос по-другому.
По каким ключевым параметрам можно отличить микросхему "очень" от микросхемы "не очень"?
Так, чтобы это можно было понять из даташита, без особого моделирования

[Stanislav]

Посмотрел даташит на СИД - модель изначально была практически верной (ошибка в районе 10%).
........................................................

Так что на некорректность модели грешить не приходится. Поэтому почти наверняка у этого преобразователя будет заметный спад тока при напряжении питания ниже 4.7В.

Не спорю.
Просто Вы модель не привели, а мне показалось, что зависимость напряжения на СИД от тока Вами не учтена...
Ну да, вряд ли такой преобразователь стоит использовать для питания от батареи...

Ладно, поставим вопрос по-другому.
По каким ключевым параметрам можно отличить микросхему "очень" от микросхемы "не очень"?
Так, чтобы это можно было понять из даташита, без особого моделирования

По КПД на заданном токе при заданном входном напряжении (или близком к таковому).
Архитектура - синхронный бак. Я уже писал об этом.

[pfa]

Ну да, вряд ли такой преобразователь стоит использовать для питания от батареи...
По КПД на заданном токе при заданном входном напряжении (или близком к таковому).
Архитектура - синхронный бак. Я уже писал об этом.

Спасибо!

[AML]

Попробовал смоделировать синхронный бак при работе на СИД. Минимальное напряжение, при котором еще есть устойчивая стабилизация тока на уровне 1А равно 4.3В. Но в отличие от рассматриваемого ранее варианта работоспособность сохраняется и при более низких напряжениях, но ток уже меньше. При 4В на входе ток падает до 0.65А.

Думаю, вполне приемлемый вариант должен получиться.

[pfa]

Попробовал смоделировать синхронный бак при работе на СИД. Минимальное напряжение, при котором еще есть устойчивая стабилизация тока на уровне 1А равно 4.3В. Но в отличие от рассматриваемого ранее варианта работоспособность сохраняется и при более низких напряжениях, но ток уже меньше. При 4В на входе ток падает до 0.65А.

Думаю, вполне приемлемый вариант должен получиться.

Ну, меня как раз 0.7А и интересует, в общем-то.
Спасибо вам за помощь, буду искать синхронные преобразователи.

[Stanislav]

Попробовал смоделировать синхронный бак при работе на СИД. Минимальное напряжение, при котором еще есть устойчивая стабилизация тока на уровне 1А равно 4.3В. Но в отличие от рассматриваемого ранее варианта работоспособность сохраняется и при более низких напряжениях, но ток уже меньше. При 4В на входе ток падает до 0.65А.

А модельку не могли бы выложить?

Вообще-то, я к тому, что при падении напряжения ниже минимума, за которым идёт уменьшение тока диода, вовсе не обязательно отключать источник - диод будет от него питаться "напрямую" ещё долго, пусть и со снижением яркости. Отключать его нужно при достижении минимально допустимого напряжения батареи (если используются аккумуляторы, ессно).

[tvv]

Извиняюсь что встрял. А про LT3478 и LT3486 можно комментарии услышать?