питание мощного светодиода Опции

[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?