Не выходит на режим понижающий регулятор на UC2823, Выходит слишком долго Опции

[thrush007]

Здравствуйте! Собрал понижающий преобразователь (ключ, диод, индуктивность) и использовал ШИМ-контроллер UC2823 с обратной связью по напряжению. Частота преобразования 220 кГц, индуктивность около 30 мкГн, внешний бутстрепный драйвер IRS21850 с затворным резистором 10 Ом, емкость выходного фильтра около 2500 мкФ, входное напряжение 21 В, выходное 12 В, ток нагрузки 10 А. Проблема в выходе на режим: при включении под нагрузкой на выходе устанавливается напряжение 9-10 В и не растет. Через минут 5 работы скачком переходит на требуемые 12 В и нормально их держит. На улице (при температуре 0-5 градусов) не выходит на режим 12 В вообще. Напряжения (опорное и обратной связи) на выводы микросхемы приходят; при 10 В на выходе (работа не в режиме) опорное напряжение и напряжение обратной связи отличаются, при 12 В на выходе (работа в режиме) одинаковы. Ограничение по току отключено, конденсатор на выводе мягкого запуска отсутствует. Может быть, кто-нибудь сталкивался с проблемой с выходом на режим?

[SmartRed]

Все просто: "Включите" защиту по току и мягкий запуск.
А дальше ищите партаки в схеме/разводке из-за которых ШИМ контроллер встает.

В некоторых случаях может помочь емкость в десятки пик на выходе генератора.

Сообщение отредактировал Herz - Dec 7 2015, 10:21

Причина редактирования: Избыточное цитирование

[MikeSchir]

thrush007, дайте полную схему.

[thrush007]

Прикрепил схему. Защиту по току отключил (повесил вывод ILIM/SD через резистор 10 кОм на землю), потому что она оказалась довольно медленной из-за датчика Холла ACS-712 и постоянные времени контура обратной связи по напряжению и защиты по току, наверно, оказались сопоставимы. Из-за этого транзистор сильно грелся. Да и сам вход ILIM/SD, как мне кажется, подходит только для защиты от перегрузки, стабилизацию тока на нем нормально не сделать. Конденсатор мягкого запуска поставил 470 пФ, до этого пробовал вообще без него, лучше не стало. Сразу переходит на нормальный режим, если феном дунуть в район выводов 6, 7, 8 - выводы тактового генератора и мягкого запуска.

[NeonS]

Возможно у Вас нестабильная работа из-за плохо скомпенсированной обратной связи - посмотрите осциллографом выход. Soft start здесь обязателен из-за большой выходной емкости. Вы возможно забыли выходной конденсатор 0.1uF на VREF/pin16. Попробуйте добавить 100-200pF между выводами 1-3 и убрать ускорящие С10, R13. Разумеется, печатный монтаж играет существенную роль в стабильности тоже.

[thrush007]

Возможно у Вас нестабильная работа из-за плохо скомпенсированной обратной связи - посмотрите осциллографом выход.

Снял осциллограммы выхода: 12В, 10А
На разъеме на плате:


На зажимах электронной нагрузки:

[NeonS]

Я имел в виду выход контроллера UC2823. Заодно неплохо бы увидеть выход ключевого транзистора\вход индуктора.

[MikeSchir]

Был похожий случай. Подвесной драйвер плохо пускается на холостом ходу. Попробуйте зашунтировать диод D20 резистором пару килоом (потом подберёте) и добавьте разделительный диод последовательно с дросселем. Такой драйвер не очень подходит для понижающего преобразователя. Ну и цепочки частотной коррекции какие-то непонятные по величинам C10, R13 для начала (а может и совсем) надо убрать, C9 увеличить бы на порядок, для начала (частота среза цепочки C9,R9 около 4-х Кгц, а резонансная частота LC фильтра около 600Гц, может накрутиться больше 180 град.).
Часто в таких преобразователях используют трансформаторные драйверы. А лучше всег P-канальные силовые МОП-транзисторы, тем более их уже полно.

Сообщение отредактировал MikeSchir - Dec 7 2015, 19:57

[thrush007]

В некоторых случаях может помочь емкость в десятки пик на выходе генератора.

Попробовал повесить 27 пФ, 100 пФ, 330 пФ между выводами 6 и 3, не помогло.

Я имел в виду выход контроллера UC2823. Заодно неплохо бы увидеть выход ключевого транзистора\вход индуктора.

Измерил пружинкой на щупе. Правда, осциллограф всего на 20 МГц.
Напряжение на выходе ШИМ-контроллера (вывод 14):


Напряжение на ключе:


Напряжение на диоде:

добавьте разделительный диод последовательно с дросселем.

Уточните, пожалуйста, куда именно разделительный диод впаять. C10 и R13 убрал, C9 заменил на 10n, резистор параллельно D20 поставил.

[MikeSchir]

Уточните, пожалуйста, куда именно разделительный диод впаять. C10 и R13 убрал, C9 заменил на 10n, резистор параллельно D20 поставил.

На холостом ходу в точке MID_L нет нуля напряжения, на который Вы рассчитываете чтобы запитать драйвер. Диод ставили между MID_L и дросселем по направлению тока.
Но КПД, конечно будет не тот, который хотелось бы получить.
Всё же лучшим решением был бы Р-канальный транзистор.

[thrush007]

Диод ставили между MID_L и дросселем по направлению тока.

Поставил диод, подобрал резистор, параллельный диоду D20. Заработало, проблема действительно оказалась в драйвере. Большое спасибо за помощь. Может быть, можно обойтись без силового диода? В руководстве по применению от IR советуют резистор от входного напряжения бросить. По аналогичной схеме я собрал такой же регулятор в качестве зарядного устройства и бросил резистор с диодом на драйвер. Работает без ухищрений с диодом и резистором. Что Вы думаете по этому поводу?

[MikeSchir]

Что Вы думаете по этому поводу?

Рад, что у Вас всё получилось Резистор с входа на питание драйвера, если драйвер допускает напряжение питания=Uвх.мкс., а при минимальном входном может срабатывать защита от понижения питания драйвера на хх, когда напряжение питания =Uвх.мин.-Uвых.
По прежнему думаю, что лучшим было бы применение P-канального транзистора.
Также думаю, что , если это зарядное устройство (точнее, источник для зарядного устройства), и ему не обязательно быть привязанным к определённой шине питания (плюс или минус), то можно было бы сделать понижающий на N-канальном транзисторе с прямым управлением от мс UC28... и датчиком тока в стоке, но с выходом относительно плюсовой шины и оптронной ОС.
Выбор мс UC2823 для данного случая не самый удачный, она предоставляет, конечно, много возможностей по режимам, но и "обвесов" тоже много.

Сообщение отредактировал MikeSchir - Dec 8 2015, 09:48

[Herz]

Автор, аккуратнее с размерами картинок. Совершенно незачем вставлять столь огромного масштаба изображения.

[drum1987]

Если перейти на синхронную схему, то проблема уйдет сама собой.

[thrush007]

Все-таки рано я обрадовался. Попробовал вернуться к схеме, как на картинке вверху. Поставил параллельно диоду D20 резисторы с общим сопротивлением 600 Ом, убрал цепь коррекции C10, R13. Силовой диод между точкой MID_L и дросселем не ставил. Еще раз о проблеме: при подключении нагрузки напряжение на ней не стабилизируется, держится 8.6-9 В вместо 12. Ток в нагрузку течет, транзистор открывается и закрывается. Вот напряжение затвор-исток в этом режиме:

Частота ШИМ получается 144 кГц вместо положенных 270-280.

А это напряжение затвор-исток в нормальном режиме 12 В:

Здесь частота ШИМ нормальная, 287 кГц.
Это означает, что бутстрепный драйвер все-таки работает нормально?

[MikeSchir]

Частота ШИМ получается 144 кГц вместо положенных 270-280.

А это напряжение затвор-исток в нормальном режиме 12 В:
Это означает, что бутстрепный драйвер все-таки работает нормально?

Чтобы сделать правильные выводы надо посмотреть что происходит на выходе UC2823 при обоих выходных напряжениях.

[thrush007]

Чтобы сделать правильные выводы надо посмотреть что происходит на выходе UC2823 при обоих выходных напряжениях.

Выход ШИМ-контроллера в ненормальном режиме:

Вход драйвера в ненормальном режиме:

Напряжение ЗИ транзистора в ненормальном режиме:


Выход ШИМ-контроллера в нормальном режиме:

Вход драйвера в нормальном режиме:

Напряжение ЗИ транзистора в нормальном режиме:


Отличия в наличии иголок в выходном сигнале ШИМ-контроллера в ненормальном режиме и вдвое меньшая частота ШИМ в ненормальном режиме по сравнению с нормальным.

[thrush007]

Методом тыка установил, что схема переходит в нормальный режим, если замкнуть и сразу разомкнуть выводы RAMP и Soft-start.

[MikeSchir]

Отличия в наличии иголок в выходном сигнале ШИМ-контроллера в ненормальном режиме и вдвое меньшая частота ШИМ в ненормальном режиме по сравнению с нормальным.

Понятно. При включении, напряжение на выходе отсутствует, и микросхема стартует с полным открытием (это по ДШ более 80%) и после прихода второго импульса почему-то сразу (может быть по помехе, да всё равно) срабатывает компаратор ШИМ, а через драйвер этот короткий импульс не проходит, и создаётся ощущение, что частота делится. В этом состоянии всё и остаётся: напряжение на выходе не доходит до стабилизации, полное открытие, помеха.
Поставьте на вход Soft Start нормальную ёмкость что бы длительность плавно менялась от нуля в течение, хотя бы, нескольких милисекунд, что бы не создавалась ситуация полного раскрытия. Попробуйте.
Кто-то ведь говорил про Soft Start?
У меня такое было но с отечественным аналогом UC2823, но я думал, что это свойство нашей мс, оказалось и брендовая тоже грешит.

Сообщение отредактировал MikeSchir - Dec 9 2015, 12:14

[thrush007]

Поставьте на вход Soft Start нормальную ёмкость что бы длительность плавно менялась от нуля в течение, хотя бы, нескольких милисекунд, что бы не создавалась ситуация полного раскрытия. Попробуйте.
Кто-то ведь говорил про Soft Start?
У меня такое было но с отечественным аналогом UC2823, но я думал, что это свойство нашей мс, оказалось и брендовая тоже грешит.

Пробовал 100 нФ, не помогло. Попробую ещё больше.

[SmartRed]

Пробовал 100 нФ, не помогло. Попробую ещё больше.

Еще раз внимательно перечитайте мой пост.
Очень похоже что генератор сбивается.

[MikeSchir]

Пробовал 100 нФ, не помогло. Попробую ещё больше.

Попробуйте. По ДШ ещё хотят что-то повесить на вывод 4. Резистор не рекомендуют меньше 2-х кОм и параллельно ёмкость в районе 500 пФ. Правда это при режиме Current mode. Попробуйте, в противном случае... ВСЁ! Поэтому я и говорил, что эта микросхема не лучший вариант, вообще. Не наблюдал, чтобы кто-то из моих знакомых применял её последние 20 лет.

Еще раз внимательно перечитайте мой пост.
Очень похоже что генератор сбивается.

По осциллограммам, вроде видно, что сбивается компаратор ШИМ. Да и что проще - надо посмотреть на выводе 6 пилу. Только обязательно щупом с делителем, чтобы не вносить емкость кабеля осциллографа!

[thrush007]

В некоторых случаях может помочь емкость в десятки пик на выходе генератора.

Уточните, пожалуйста, куда именно поставить емкость. К выводу 4 или 5?



Сообщение отредактировал thrush007 - Dec 9 2015, 14:09

[SmartRed]

на 4

[thrush007]

Пила в ненормальном режиме:

Пила в нормальном режиме:


В нормальном режиме пилообразное напряжение меньше дергается вверх-вниз. Емкость на вывод 4 пока не пробовал подключать, сейчас попробую.

При включении, напряжение на выходе отсутствует, и микросхема стартует с полным открытием (это по ДШ более 80%) и после прихода второго импульса почему-то сразу (может быть по помехе, да всё равно) срабатывает компаратор ШИМ, а через драйвер этот короткий импульс не проходит, и создаётся ощущение, что частота делится. В этом состоянии всё и остаётся: напряжение на выходе не доходит до стабилизации, полное открытие, помеха.
Поставьте на вход Soft Start нормальную ёмкость что бы длительность плавно менялась от нуля в течение, хотя бы, нескольких милисекунд, что бы не создавалась ситуация полного раскрытия.

Увеличил емкость конденсатора мягкого запуска до 1 мкФ. Теперь при первом запуске преобразователь сразу выходит на режим и работает нормально. При отключении и подключении нагрузки опять сбивается в ненормальный режим. Если разрядить конденсатор мягкого запуска, то преобразователь опять возвращается в нормальный режим.

[wim]

ПМСМ, надо увеличить напряжение питания драйвера вольт до 16 или даже чуть больше. Чтобы напряжение на бутстрепном конденсаторе гарантировано превышало пороговое напряжение MOSFET. Кстати, какой там силовой транзистор?

[thrush007]

ПМСМ, надо увеличить напряжение питания драйвера вольт до 16 или даже чуть больше. Чтобы напряжение на бутстрепном конденсаторе гарантировано превышало пороговое напряжение MOSFET. Кстати, какой там силовой транзистор?

Стабилизатор максимум на 15 В под рукой есть. Попробую. Транзистор использовал IRFS4410, 100 В, 10 мОм, максимальное пороговое напряжение 4 В.

[wim]

Стабилизатор максимум на 15 В под рукой есть.

В трехвыводном стабилизаторе можно поднять напряжение стабилитроном между общим проводом и средним выводом.

Транзистор использовал IRFS4410

Тяжеловат для 200 кГц. Я думаю, лучше бы выбрать с зарядом Миллера поменьше, даже в ущерб сопротивлению канала. Потому что с такими фронтами, как на картинках, динамические потери будут сопоставимы со статическими.

[thrush007]

на 4

Поставил конденсатор 180 пФ на 4 вывод. Заработало!!! Теперь при сбросе-набросе нагрузки держит нормальный режим.
Всем огромное Спасибо за советы, без вашей помощи преобразователь бы не заработал

Сообщение отредактировал thrush007 - Dec 9 2015, 22:35

[thrush007]

Тяжеловат для 200 кГц. Я думаю, лучше бы выбрать с зарядом Миллера поменьше, даже в ущерб сопротивлению канала. Потому что с такими фронтами, как на картинках, динамические потери будут сопоставимы со статическими.

Частоту коммутации уменьшил до 230 кГц. При затворном резисторе 10 Ом: время включения от 0 до 0.9Uзи_max 340 нс, время выключения 360 нс.


При затворном резисторе 4.7 Ом: время включения 220 нс, время выключения 240 нс. Палец на транзисторе (корпус D2-pack) можно продержать в течение 5 секунд. Температуру померить нечем.


Какой вариант следует оставить? Не будет ли перекрытия с диодом при быстром включении? Стоит ли делать включение через резистор 22 Ом, а выключение через 4.7? Драйвер допускает 4 ампера на вкл/выкл.



Сообщение отредактировал thrush007 - Dec 9 2015, 22:34

[SmartRed]

Частоту коммутации уменьшил до 230 кГц. При затворном резисторе 10 Ом: время включения от 0 до 0.9Uзи_max 340 нс, время выключения 360 нс.

При затворном резисторе 4.7 Ом: время включения 220 нс, время выключения 240 нс. Палец на транзисторе (корпус D2-pack) можно продержать в течение 5 секунд. Температуру померить нечем.

Какой вариант следует оставить? Не будет ли перекрытия с диодом при быстром включении? Стоит ли делать включение через резистор 22 Ом, а выключение через 4.7? Драйвер допускает 4 ампера на вкл/выкл.

Какое перекрытие, у вас же шоттки стоит!
Для них не зря в доке время обратного восстановления не пишут...

Уменьшайте затворный резистор до тех пор пока не выйдете на максимальный ток который сможет отдать драйвер, а он у вас четырехамперный.
Не забывайте, что у самого полевика внутреннее сопротивление затвора запросто может быть в районе 1 Ома.

Поставил конденсатор 180 пФ на 4 вывод. Заработало!!! Теперь при сбросе-набросе нагрузки держит нормальный режим.
Всем огромное Спасибо за советы, без вашей помощи преобразователь бы не заработал

180 пик великовато. Меньше не пробовали ставить?

[thrush007]

Уменьшайте затворный резистор до тех пор пока не выйдете на максимальный ток который сможет отдать драйвер, а он у вас четырехамперный.
Не забывайте, что у самого полевика внутреннее сопротивление затвора запросто может быть в районе 1 Ома.

180 пик великовато. Меньше не пробовали ставить?

Поставил параллельно два резистора по 4.7, ток драйвера должен быть примерно 3.6 А. Время включения стало 170 нс, время спада 140 нс.

Пробовал 10, 18, 33, 100 пФ, не помогло. Помогло только 180 пФ.

Стоит ли связываться с ограничением тока по входу Ilim_sd? Подключил защиту по выходному току на датчике тока ACS712, компараторе с гистерезисом и горстке маломощных транзисторов, после этого транзистор стал греться намного сильнее. А в зарядном устройстве, где было сделано аналогичном образом ограничение тока, втекающего в аккумулятор, транзистор нагрелся так, что отпаялся Схема уже на подходе, рисую.

[SmartRed]

Поставил параллельно два резистора по 4.7, ток драйвера должен быть примерно 3.6 А. Время включения стало 170 нс, время спада 140 нс.

Пробовал 10, 18, 33, 100 пФ, не помогло. Помогло только 180 пФ.

Я думаю с разводкой у вас что-то не то.
Силовая земля не проходит сквозь ШИМ контроллер ?

Стоит ли связываться с ограничением тока по входу Ilim_sd? Подключил защиту по выходному току на датчике тока ACS712, компараторе с гистерезисом и горстке маломощных транзисторов, после этого транзистор стал греться намного сильнее. А в зарядном устройстве, где было сделано аналогичном образом ограничение тока, втекающего в аккумулятор, транзистор нагрелся так, что отпаялся Схема уже на подходе, рисую.

Вы еще спрашиваете.
Без защиты по току источник питания вообще не имеет права на жизнь.

Аллегровские изделия медленные, поцикловое ограничение тока на них не сделаешь.
Но, я думаю вполне реально организовать медленную защиту.
Посмотрите типовые схемы включения TL494 с двумя ОС по напряжению и по току.
Надо поставить внешний УСО на ток чтобы работал в паралель к основному и поиграться коррекциями.

[thrush007]

Я думаю с разводкой у вас что-то не то.
Силовая земля не проходит сквозь ШИМ контроллер ?

Угу, проходит. Но с этим ничего не поделаешь, можно только шину напаять на землю.

Аллегровские изделия медленные, поцикловое ограничение тока на них не сделаешь.
Но, я думаю вполне реально организовать медленную защиту.

Защиту организовал на компараторе с гистерезисом 10 мВ (по моделированию). На инвертирующий вход компаратора приходит сигнал с датчика тока ACS712-20 (100 мВ/А, 2.5 В - 0 А, 3.5 В - 10 А). Zash подключается к 9 выводу ШИМ-контроллера Ilim. Транзистор при включении защиты начинает сильно греться, стоит ли увеличивать гистерезис?

[Plain]

Чем столько возни, ещё и с посредственным результатом, проще было бы давно собрать на синхронном контроллере, начиная с рабоче-крестьянского NCP3020A.

[SmartRed]

Угу, проходит. Но с этим ничего не поделаешь, можно только шину напаять на землю.

По хорошему, надо пускать силу в обход схемы управления.

Защиту организовал на компараторе с гистерезисом 10 мВ (по моделированию). На инвертирующий вход компаратора приходит сигнал с датчика тока ACS712-20 (100 мВ/А, 2.5 В - 0 А, 3.5 В - 10 А). Zash подключается к 9 выводу ШИМ-контроллера Ilim. Транзистор при включении защиты начинает сильно греться, стоит ли увеличивать гистерезис?

Чего происходит при этом?
На десяти амперах ключ не греется, а при ограничении на теже десять ампер греется ?
Покажите картинки с яйцелопера какие нибудь.

[thrush007]

Чем столько возни, ещё и с посредственным результатом, проще было бы давно собрать на синхронном контроллере, начиная с рабоче-крестьянского NCP3020A.

Пробовал собирать на более продвинутой IR3477, там внутри ещё и полумост. Максимальное входное напряжение тоже 27 В (у меня 21.5 В). Два раза сгорело, возможно из-за выбросов напряжения по входу питания затворов внутренних ключей, закинул подальше. Решил, что система с дискретным контроллером, драйвером и ключами будет гибче.

Чего происходит при этом?
На десяти амперах ключ не греется, а при ограничении на теже десять ампер греется ?
Покажите картинки с яйцелопера какие нибудь.

Уточнил суть проблемы. Попробовал преобразователь подключить к аккумулятору. Аккумулятор работает в буферном режиме. В цепи, ведущей к аккумулятору, стоит датчик тока ACS712. Ограничение тока заряда на уровне 3 А заведено через компаратор с гистерезисом на вход Ilim. Если эту защиту отключить, то напряжение на аккумуляторе стабилизируется обратной связью по напряжению, 6 ампер втекает в аккумулятор, транзистор не греется. Это ток, втекающий в аккумулятор:

Среднее значение напряжения на выходе датчика 1.9 В, 100 мВ/А.

При подключении ограничения тока в аккумулятор втекает 3 А, нагрузка потребляет 3 А. То есть те же 6 А. Но ШИМ контроллер переходит в пакетный режим и начинает свистеть. При этом транзистор сильно греется.
Ток, втекающий в аккумулятор, защита включена:


Импульсы с ШИМ контроллера, пакетный режим.

[Plain]

Пробовал собирать на более продвинутой IR3477 ... Два раза сгорело, возможно из-за выбросов напряжения по входу питания затворов внутренних ключей, закинул подальше.

Абсолютно все такие компоненты горят, чудят, и в лучшем случе просто не работают, по единственной причине — нарушении требований производителя, к каковым в первую очередь относится разводка, ни одну из которых Вы до сих пор не удосужились показать.

[thrush007]

Проблему с ограничением тока решил. Дело было в низком быстродействии датчика тока на основе эффекта Холла. Поставил резистор и усилитель сигнала с токового шунта, увеличил конденсатор в цепи компенсации обратной связи, заработало нормально. Разводка не причём. Всем ещё раз спасибо за помощь.