|
расчет индуктивности для SEPIC пребразователя |
|
|
|
Apr 16 2018, 22:02
|
Частый гость
 
Группа: Участник
Сообщений: 152
Регистрация: 18-03-06
Пользователь №: 15 366

|
Пробую рассчитать индуктивности для SEPIC преобразователя. TI: http://www.ti.com/lit/an/slyt309/slyt309.pdfФормула 4. В знаменателе 2 для СВЯЗАННЫХ индуктивностей, для несвязанных коэффициент 1. Maxim Integrated: https://www.maximintegrated.com/en/app-note...dex.mvp/id/5740Уравнение 30, В знаменателе 2 для НЕСВЯЗАННЫХ индуктивностей. AD: смотрим документацию, например, LT8330. Читаем: Given an operating input voltage range, and having chosen ripple current in the inductor, the inductor value (L1 and L2 are independent) of the SEPIC converter can be determined using the following equation: L1= L2 = VIN(MIN) * DMAX / (0.5 * dISW * fOSC) By making L1 = L2, and winding them on the same core, the value of inductance in the preceding equation is replaced by 2L, due to mutual inductance: L = VIN(MIN) * DMAX / (dISW * fOSC) Итого для НЕСВЯЗАННЫХ индуктивностей имеем коэффициенты в знаменателе: 0.5, 1, 2. Кто-нибудь пробовал расчёты на живом железе проверять? Или может, у кого-нибудь есть отадочная плата, где можно замерить пульсации тока в обмотках, коэффициент заполнения при известных входных/выходных параметрах, чтобы проверить эти формулы? А еще лучше, на микросхемах от разных производителей, а то может, у них просто внутри делитель частоты стоит? Правда, тогда получается, что "рабочая частота" является нечестным параметром и по нему нельзя контроллеры сравнивать.
Сообщение отредактировал VDV - Apr 16 2018, 22:08
|
|
|
|
|
 |
Ответов
(15 - 29)
|
Apr 17 2018, 09:14
|
рядовой
     
Группа: Участник
Сообщений: 2 811
Регистрация: 21-08-06
Пользователь №: 19 713

|
Цитата(VDV @ Apr 17 2018, 11:39)  Давайте сильно огрубим задачу: Мне надо посчитать индуктивность для связанных индуктивностей при пульсации входного тока в 100% тока ключа. Ток ключа примем 1А. DC=0.5. VIN=10V, F=1MHz. Не имею возражений - сформулируйте правильно задачу и мы ее немедленно огрубим. Пульсации - амлитуда или размах (уже в эн-плюс-первый раз спрашиваю). Ток - среднее, действующее или максимальное значение. Чтобы правильно задать вопрос, нужно знать большую часть ответа.
|
|
|
|
|
Apr 17 2018, 11:21
|
рядовой
     
Группа: Участник
Сообщений: 2 811
Регистрация: 21-08-06
Пользователь №: 19 713

|
Цитата(VDV @ Apr 17 2018, 13:33)  Максимальный ток ключа 1А. Соответственно при 100% входной ток меняется от 0 до 1А за период. По какой формуле рассчитывать связанные индуктивности? По формуле от TI, LT, Maxim?
А еще лучше приведите расчет, сделанный по их руководствам для одного и того же конвертора и одного и того же режима. Я не считаю по формулам из даташитов, написанных индо-китайскими студентами. Я считаю по формулам из курса общей физики. В Вашем примере: Максимальный ток ключа (размах от 0 макс. значения) dIsw=dIL1+dIL2 Для связанных индуктивностей (одинакового номинала, намотанных в два провода) эквивалентная величина каждой из них удваивается, т.е. L1экв = 2*L1=2*L, L2экв = 2*L2=2*L. L - номинальная величина индуктивности одной обмотки связанных индуктивностей. dIL1=VIN*DC/(L1экв*F), dIL2=VIN*DC/(L2экв*F) --> dIL1 = dIL2 = dIL1=VIN*DC/(2*L*F). dIsw=VIN*DC/(L*F) --> Lгр. = VIN*DC/(dIsw*F) (граничное значение непрерывных и разрывных токов)
|
|
|
|
|
Apr 17 2018, 12:45
|
рядовой
     
Группа: Участник
Сообщений: 2 811
Регистрация: 21-08-06
Пользователь №: 19 713

|
Цитата(VDV @ Apr 17 2018, 15:17)  Т.е. получаем итоговую формулу для несвязанных индуктивностей: Lгр. = VIN*DC/(0.5 * K * Iin * F)
и для связанных индкуктивностей: Lгр. = VIN*DC/(K * Iin * F)
Где Iin это входной ток по балансу мощностей, а K определяет желаемые пульсации входного тока, правильно? Да Цитата(VDV @ Apr 17 2018, 15:17)  расчёт от TI дает в 2 раза меньшее значение дросселя (см их AppNote) и при этом у них в доке на эту м/с в схеме дроссель еще в 2 раза меньше! Это может быть ошибка (в апнотах TI ошибки встречаются). Или магические числа - я мельком глянул их апнот - у них в некоторых формулах уже какие-то проценты пульсаций вписаны. Через несколько преобразований формул эти проценты могут превратиться в магическое число. По-хорошему, нужно все их формулы проверять с карандашиком - зачем? Цитата(VDV @ Apr 17 2018, 15:17)  И можно немножко просветить насчёт граничного значения непрерывных и разрывных токов? В режиме непрерывных токов дросселя в каждом цикле коммутации ток начинается с ненулевого значения и этим же значением заканчивается. В режиме разрывных токов в каждом цикле коммутации есть интервал времени, когда ток дросселя равен нулю. SEPIC чаще всего делают в режиме непрерывных токов, но и в режиме разрывных он тоже может работать. Цитата(VDV @ Apr 17 2018, 15:17)  Вы проверяли результат такого расчета на живой плате замером? Проверял конечно - на датчике тока (резисторе) в цепи силового транзистора. Да Вы и сами можете проверить в симуляторе - смОтрите наклон (скорость изменения тока) сначала с дискретными индуктивностями, а потом со связанными. В симуляторах нет никакого заговора против разработчиков - это просто решатель системы дифуравнений.
Сообщение отредактировал wim - Apr 17 2018, 12:41
Эскизы прикрепленных изображений
|
|
|
|
|
Apr 17 2018, 13:42
|
Частый гость
 
Группа: Участник
Сообщений: 152
Регистрация: 18-03-06
Пользователь №: 15 366

|
Тогда у меня есть еще несколько сопутствующих вопросов, можно?
- Если есть возможность, не могли бы Вы показать осциллограмму тока с работающего конвертера, указав его режим? Уж очень хочется убедиться и не на симуляторе.
- в доке LT также указано, что если DC > 0.5, то Lmin считается по формуле Vin * (2 * DC - 1) / (Fosc * 0.56 * Iin * (1 - DC)) Почему так?
- Правильно ли понял, что в DCM максимальный ток в катушке всегда равен максимальному току ключа?
- Каков максимальный ток диода при DCM?
- Формула для расчета несвязанной индуктивности также подходит для Boost конвертера, так?
- Верно ли, что граничным условием CCM-DCM для Boost можно принять: DCmax = 1 - OffTime * Fosc, OffTime - время выключения ключа. если (Vout - Vin) / Vout > DCmax), то это DCM ?
- Верен ли такой расчёт для Boost в DCM ?: Lmax = ((Vout - Vin) * vin) / (2. * Iswitch * Vout * Fosc) Lmin = 0.7 * Lmax Lmiddle = 0.85 * Lmax
Iswitch - максимальный ток ключа
И при этом получаем: DC = Iswitch * L * Fosc / Vin Iout.max = efficiency * Vin * Vin * DC * DC / (Fosc * 2 * L * (Vout - Vin)) Lcurrent.max = sqrt( 2 * Iout.max * (Vout - Vin) / (L * Fosc) )
Сообщение отредактировал VDV - Apr 17 2018, 13:58
|
|
|
|
|
Apr 17 2018, 13:54
|
Местный
  
Группа: Участник
Сообщений: 326
Регистрация: 30-05-06
Пользователь №: 17 602

|
Цитата(wim @ Apr 17 2018, 15:21)  Для связанных индуктивностей (одинакового номинала, намотанных в два провода) эквивалентная величина каждой из них удваивается, т.е. L1экв = 2*L1=2*L, L2экв = 2*L2=2*L. А для лицендрата, во сколько раз?
|
|
|
|
|
Apr 17 2018, 17:31
|
рядовой
     
Группа: Участник
Сообщений: 2 811
Регистрация: 21-08-06
Пользователь №: 19 713

|
Цитата(VDV @ Apr 17 2018, 16:42)  показать осциллограмму тока с работающего конвертера к сожалению не могу, т.к. нет уже этих конвертеров в наличии. Цитата(VDV @ Apr 17 2018, 16:42)  - в доке LT также указано, что если DC > 0.5, то Lmin считается по формуле Vin * (2 * DC - 1) / (Fosc * 0.56 * Iin * (1 - DC)) Почему так? В какой именно доке? Надо читать весть текст, иначе непонятно. Цитата(VDV @ Apr 17 2018, 16:42)  - Правильно ли понял, что в DCM максимальный ток в катушке всегда равен максимальному току ключа?
- Каков максимальный ток диода при DCM? Если мы про SEPIC говорим, то максимальный ток ключа всегда равен сумме максимальных токов катушек, в любом режиме. Про ток диода при DCM не могу ничего сказать, т.к. не использовал SEPIC в таком режиме (т.е. в рабочем режиме с нагрузкой). Там могут быть нюансы - один дроссель в режиме CCM, другой в режиме DCM. Непонятно, как в таких случаях считать преобразователь. Цитата(VDV @ Apr 17 2018, 16:42)  - Верно ли, что граничным условием CCM-DCM для Boost можно принять: DCmax = 1 - OffTime * Fosc, OffTime - время выключения ключа. если (Vout - Vin) / Vout > DCmax), то это DCM ? Не совсем понятно, какую пользу Вы хотите получить от этой формулы, но в терминах коэффициента заполнения режим DCM начинается при Don+Doff < 1. Более практичо рассчитывать границу режимов по индуктивности - если амлитуда пульсаций меньше среднего значения, это CCM, если больше - DCM. Цитата(VDV @ Apr 17 2018, 16:42)  - Верен ли такой расчёт для Boost в DCM ?: Lmax = ((Vout - Vin) * vin) / (2. * Iswitch * Vout * Fosc) Нет - регулировочная характеристика в DCM сильно отличается от CCM: https://www.ti.com/lit/an/slva061/slva061.pdf
|
|
|
|
|
Apr 17 2018, 18:48
|
Частый гость
 
Группа: Участник
Сообщений: 152
Регистрация: 18-03-06
Пользователь №: 15 366

|
Цитата(wim @ Apr 17 2018, 21:31)  В какой именно доке? Надо читать весть текст, иначе непонятно. Речь идёт об избегании субгармоник. LT8582, стр. 24 Цитата(wim @ Apr 17 2018, 21:31)  Не совсем понятно, какую пользу Вы хотите получить от этой формулы, но в терминах коэффициента заполнения режим DCM начинается при Don+Doff < 1. Видимо, наборот? режим CCM начинается при Don+Doff < 1. ? а если >= 1 это DCM? Время открытия-закрытия ключа тут как-то влияют на оценку? Задача в реальности такая: при расчёте Boost конвертера фантомного питания (+48V) понять для какого режима, CCM или DCM, надо считать. А дальше с CCM вроде бы понятно, а вот с DCM не очень Вышеприведённые формулы проверил на одной из схем в документации где точно известно, что это DCM, примерно совпало. За ссылку спасибо, буду читать.
|
|
|
|
|
Apr 17 2018, 20:17
|
рядовой
     
Группа: Участник
Сообщений: 2 811
Регистрация: 21-08-06
Пользователь №: 19 713

|
Цитата(VDV @ Apr 17 2018, 21:48)  Речь идёт об избегании субгармоник. LT8582, стр. 24 Да, есть такое: https://www.ti.com/lit/an/slua110/slua110.pdfПоскольку дополнительный пилообразный сигнал формируется внутри контроллера (т.е. изменить наклон "пилы" нельзя), накладывается дополнительное ограничение на индуктивность. Цитата(VDV @ Apr 17 2018, 21:48)  Видимо, наборот? режим CCM начинается при Don+Doff < 1. ? а если >= 1 это DCM? Где Вы всего этого начитались - на радиолюбительских форумах? Don = Ton/Ts, Doff = Toff/Ts. Сумма Ton и Toff не может быть больше периода Ts. Ton + Toff = Ts --> CCM. Ton +Toff < Ts --> DCM Цитата(VDV @ Apr 17 2018, 21:48)  Время открытия-закрытия ключа тут как-то влияют на оценку? Во всех расчетах предполагается нулевая длительность фронтов импульсов. Если же они сопоставимы с длительностью импульса или длительностью паузы (наименьшей величиной из них), преобразователь может работать неустойчиво. Цитата(VDV @ Apr 17 2018, 21:48)  Задача в реальности такая: при расчёте Boost конвертера фантомного питания (+48V) понять для какого режима, CCM или DCM, надо считать. Я вот так рисую график границы CCM-DCM для boost:
|
|
|
|
|
Apr 17 2018, 21:02
|
Частый гость
 
Группа: Участник
Сообщений: 152
Регистрация: 18-03-06
Пользователь №: 15 366

|
Цитата(wim @ Apr 18 2018, 00:17)  Поскольку дополнительный пилообразный сигнал формируется внутри контроллера (т.е. изменить наклон "пилы" нельзя), накладывается дополнительное ограничение на индуктивность. меня больше практическое применение интересует, цифра в знаменателе 0.56 откуда взялась и насколько она критична? Цитата(wim @ Apr 18 2018, 00:17)  Где Вы всего этого начитались - на радиолюбительских форумах? Don = Ton/Ts, Doff = Toff/Ts. Сумма Ton и Toff не может быть больше периода Ts. Ton + Toff = Ts --> CCM. Ton +Toff < Ts --> DCM Видимо, неправильно понимаю смысл сокращений. Расшифруйте, пожалуйста. Цитата(wim @ Apr 18 2018, 00:17)  Во всех расчетах предполагается нулевая длительность фронтов импульсов. Если же они сопоставимы с длительностью импульса или длительностью паузы (наименьшей величиной из них), преобразователь может работать неустойчиво. Возьмем LT8330. Рабочая частота 2МГц, Задержка ключа ок 100 нс. Они сопоставимы или нет? Цитата(wim @ Apr 18 2018, 00:17)  Я вот так рисую график границы CCM-DCM для boost: Кривые вижу, но как баран на них смотрю. Исходя из вышенаписанного, получается, возникает еще вопрос, как в SEPIC не попасть в DCM режим. Документ от TI пока не осилил.
|
|
|
|
|
  |
1 чел. читают эту тему (гостей: 1, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0
|
|
|