Как должна вести себя катушка?, Какое напряжение должно быть в точке ключа? Опции

[javalenok]

Физику эл-м полей объяснять не надо, не пойму. Меня интересует, работа нагнетателя в импульсном блоке, повышающем (boost) напряжение. Кто не знает, что это такое, может заглануть к Максиму на туториал. Один конец катушки соеденён с входм питания, на другом - ключ и прямосмещённый диод, эта точка называется "ключевая" или "ключём". На другом конце диода - повышеное выходное напряжение, отфильтрованное кондёром. Замыкане ключа на землю позволяет раскручивать катушку.

В стационарном режиме, когда ключ долгое время разомкнут и ток через катушку не идёт, на обоих концах катушки имеем одинаковое (входное) напряжение. Иначе, если бы напряжение на концах катушки различалось, это вызывало бы в ней ток и режим бы был нестабильный. Приступим к работе. Замыкаем ключ на землю, ждём некоторое время пока в индуктор набирает обороты, и вновь отключаем катушку от земли. Ток, протекающий через катушку протолжает гнать заряды со входа +фпитания на ключ и диод. Напряжение на диоде моментально превышает U выходное и ток зарядов вываливает в выходной кондёр. При этом, напряжение на ключвом выводе катушки больше чем на входном. Через короткое время ток спадает до нуля... И что? Это и есть мой вопрос.

По-идее, ток через катушку должен оставаться нулевым до следующего замыкания ключа. Но отсутствие тока подразумевает нулевую разницу давлений на концах индуктора, поскольку любая разница неизбежно вызывает ток. Но у нас-то напряжение на одном конце Uвх, а на другом Uвых. Значит, ток будет, но какой? Видать, на ключе какая-то паразитная ёмкость, заряды оттуда потекут на вход, погонят катушку в противофазу, и быстро закончатся - на ключе получим "минус", ток опять потечёт в прямом направлении. Короче, приходим к колебаниям. Это норма в импульсном блоке?

Интерес мой отнюдь не праздный. Пробовал собрать импульсный повышающий блок на LM5000, вот что вышло - полюбуйтесь на колебания на свиче. Это из-за них проклятых такая лажа в обратной связи и нихрена не работает? Ужо больно точно звон в ОС повторяет колебания катушки, которые я попытался разобрать в данной теме. Примечательно то, что пульсации, приследующие импульс свича, исчезают при увеличении индуктивности катушки.

Есть ли тут люди способные описать надлежащее поведение цепи?

[=AK=]

По-идее, ток через катушку должен оставаться нулевым до следующего замыкания ключа. Но отсутствие тока подразумевает нулевую разницу давлений на концах индуктора, поскольку любая разница неизбежно вызывает ток. Но у нас-то напряжение на одном конце Uвх, а на другом Uвых.

Пока через катушку течет ток, напряжение на одном конце Uвх, а на другом Uвых. Когда энергия, запасенная индуктором, иссякнет, то ток прекратится, и (если не учитывать паразитные емкости) напряжение на одном конце будет Uвх, и на другом тоже Uвх. И так до тех пор, пока ключ не будет снова замкнут.

Видать, на ключе какая-то паразитная ёмкость, заряды оттуда потекут на вход, погонят катушку в противофазу, и быстро закончатся - на ключе получим "минус", ток опять потечёт в прямом направлении. Короче, приходим к колебаниям. Это норма в импульсном блоке?

Паразитные емкости есть везде, и в ключе, и в диоде, а уж в самой катушке - вообще до фига. В данной схеме сумму всех этих паразитных можно заменить одной эквивалентной, соединенной параллельно ключу.
После того как индуктивность израсходует всю свою запасенную энергию на заряд нагрузки, ток через индуктивность прекратится, диод закроется. Однако чтобы схема пришла в состояние равновесия, необходимо еще каким-то образом рассеять энергию, запасенную в паразитной емкости. Ведь в момент когда ток через катушку прекратился, на этой емкости Uвых, а в состоянии равновеся должно быть Uвх. Разность Uc=Uвых-Uвх, запасенная энергия E=C*(Uc^2)/2 И ключ закрыт, и диод тоже закрыт, деваться этой энергии некуда, и она начинает циркулировать по LC-контуру, образованному индуктивностью катушки и паразитной емкостью. Это обычное дело в импульсных БП.

Как правило никакого особого вреда этот звон не приносит, хоть на осциллограмме и выглядит страшновато с непривычки.



Видно, что звон постепенно затухает, но не успевает закончиться до начала следующего цикла.

Чтоб побыстрее придушить этот звон, можно параллельно ключу поставить демпфер, состоящий из последовательно включенных конденсатора и резистора. Этот резистор оказывается включен паралелльно паразитному LC-контуру, на нем будет рассеиваться паразитная энергия. Правда, полезная энергия на нем тоже будет рассеиваться зазря, так что обычно никто не заморачивается этот звон гасить.

Пробовал собрать импульсный повышающий блок на LM5000, вот что вышло - полюбуйтесь на колебания на свиче. Это из-за них проклятых такая лажа в обратной связи и нихрена не работает?

Нет, этот звон сравнительно безвредный. Самый большой от него вред состоит в том, что в момент замыкания ключа напряжение на ключе может оказаться больше, чем Uвх, поэтому получится чуть больше ВЧ помех, больше динамические потери в ключе, и т.п. Там, где это становится критично, ставят демпфер, несмотря на дополнительные потери от него.

На обратную связь этот звон влиять не должен, т.к. ОС берется не с ключа, а с нагрузки (после диода), где этого звона и в помине нет.

Почему он на делителе ОС оказывается, ведь на выходе этих колебаний нема?

Левый конец индуктивности подключен к Uвх, нижний конец эквивалентной паразитной индуктивности подключен к земле (в нюансы для простоты вдаваться не буду). LC-контур, в котором циркулирует звон, оказывается замкнут через (нулевое) выходное сопротивление источника питания. На практике - через ближайшую к этому контуру емкость на входном питании. Если эта ближайшая емкость стоит далеко от катушки и ключа, то контур, по которому циркулирует звон, будет большим. Геометрические размеры любых таких контуров с токами надо стремиться делать минимальными. Циркулирующие в них токи создают падение напряжения на земляных проводниках. Если их не учитывать при разводке, то эти вредные напряжения могут пролезать в ОС.

Сообщение отредактировал =AK= - Feb 19 2006, 09:19