Induktansi Negatif dan Instabilitas Konverter DC / DC Bertingkat

13

Saya mencoba men-debug sepasang konverter DC / DC yang mengalir dan telah menabrak dinding bata. FAE lokal mengatakan bahwa itu mungkin ada hubungannya dengan "Induktansi Input Negatif" pada konverter kedua yang mengacaukan stabilitas konverter pertama (tetapi FAE tidak ada untuk "membantu" lebih lanjut). Masalahnya adalah saya tidak dapat menemukan catatan aplikasi, kertas, buku, dll. Tentang masalah ini.

Pertanyaan saya adalah: Apakah Anda tahu ada literatur tentang masalah seperti itu? Atau lebih baik lagi, beberapa ide tentang hal-hal untuk dicoba atau dilihat?

Ini pengaturan saya ...

Konverter 1: + 4v ke + 12v @ 1 amp out boost converter. Frekuensi switching sekitar 350 KHz. Konverter 2: Ini sebenarnya adalah watt audio Class-D 10-ish watt (yang pada dasarnya adalah konverter buck switching). Frekuensi switching sekitar 310 KHz.

Dan masalahnya ...

Konverter 1 berfungsi dengan baik dengan beban resistif alih-alih konverter 2. Bahkan berfungsi jika resistor diaktifkan / dihilangkan pada frekuensi audio.

Konverter 2 berfungsi dengan baik saat dihidupkan dari catu daya benchtop.

Ketika Konverter 1 memberi makan Konverter 2, C1 akan dimatikan karena arus berlebih melalui MOSFET. Lebih mudah dimatikan jika frekuensi audio lebih rendah. Di atas gelombang sinus 1 KHz tampaknya berfungsi dengan baik. Ketika dimatikan, output daya hanya sekitar 50% dari apa yang dapat dilakukan konverter secara terpisah.

Ide ide? Pointer?

Pembaruan: Saya menemukan masalah.

Ada dua bug ...

  1. Pada dasarnya, Olin benar. Saya melakukan kesalahan perhitungan. Konverter pertama seharusnya dapat memasok dua kali lipat dari arus yang disediakannya. Alih-alih + 12v pada 1A, kami membutuhkan 2 amp.

  2. Konverter 1 adalah konverter mode saat ini - artinya ia memiliki resistor indra arus antara MOSFET dan GND. Tampaknya jejak dan vias PCB untuk jalur sinyal ini tidak sesuai dengan tugas. Saya mencoba beberapa resistor dalam kisaran 4 hingga 24 mili-ohm, tetapi curiga bahwa jejak / vias menambah 5 atau 10 mOhm lainnya. Hasil akhirnya adalah kita mengalami arus berlebih lebih cepat dari yang kita inginkan.

Dalam proses debug, saya mengisolasi Konverter 1 dari sisa rangkaian dan men-tweak untuk memberikan solid 2 amp ke beban resistor. Setelah padat, saya menghubungkannya kembali ke amp audio dan bekerja dengan baik di bawah semua beban yang diharapkan dan frekuensi audio.

Jadi, ternyata, itu tidak ada hubungannya dengan induktansi negatif atau apa pun.

Untuk menjadi orang yang kebanyakan digital, saya yakin mendapatkan banyak hal analog yang lebih baik! :)

power-supply  dc-dc-converter  inductance 
— Foton
sumber
1
Setidaknya itu dimatikan. Kita meledak. :( Beban resistif yang bekerja pada konverter pertama menggambar daya yang sama atau lebih besar dari tes amplifier, kan? Termasuk inefisiensi amp? Anda tidak memberi peringkat resistor yang setara dengan gelombang sinus skala penuh dan kemudian menguji amp dengan gelombang persegi skala penuh atau sesuatu seperti itu?
— endolith
1
Sudahkah Anda mencoba kapasitor yang sangat besar pada output 1? Begitu besar Anda MUNGKIN harus men-charge resistor untuk menghentikannya menghentikan konverter 1 dari awal.
— Russell McMahon
1
@ endolith Ya, ketika Konverter1 dimatikan itu berjalan di 50% dari apa yang bisa dilakukan dengan beban resistif - berdasarkan pada pengukuran RMS.
@Russell Kami telah mencoba menempatkan topi dan / atau induktor di antara mereka dengan sedikit keberhasilan. Tapi kami belum mencoba topi menakutkan yang sangat besar.
1
Jika Anda telah memecahkan masalah, silakan kirim sebagai jawaban untuk pertanyaan Anda sendiri jangan mengedit pertanyaan.
— mjh2007

Jawaban:

6

Dari angka-angka Anda sepertinya penarikan instan ketika output audio pada puncak maksimum dari gelombang terlalu banyak untuk konverter 1. Ini akan menjelaskan mengapa ia bekerja pada frekuensi yang lebih tinggi, karena konverter 1 kemudian melihat lebih banyak rata-rata daripada puncak seketika undian saat ini.

Anda mengatakan konverter 1 mengeluarkan 12V pada 1A, yaitu 12W. Untuk mengeluarkan daya audio 10W RMS berarti puncak dari bentuk gelombang audio dua kali lipat secara instan. Ini akan membebani konverter 1 hampir 2x sesuai dengan deskripsi Anda. Pada output audio 1kHz, kelebihan ini terjadi hanya sekitar 250μs sekaligus. Karena rata-rata penarikan OK, konverter 1 tidak kesalahan.

Ini hanya dugaan, tentu saja, tetapi konsisten dengan informasi yang Anda berikan.

— Olin Lathrop
sumber
4

Saya pikir FAE Anda bingung.

Penguat adalah beban daya konstan ke tahap DC-DC pertama. Jika tegangan output tahap pertama turun, amplifier akan menarik lebih banyak arus untuk mempertahankan daya output yang sama. Oleh karena itu penguat menghadirkan karakteristik impedansi negatif, bukan 'induktansi' negatif (apa pun artinya).

Beban impedansi negatif memang memiliki implikasi untuk stabilitas. Jika besarnya impedansi negatif membatalkan jaringan redaman filter LC keluaran catu daya, catu daya dapat berosilasi.

Venable Industries memiliki serangkaian makalah tentang topik stabilitas (H. Dean Venable = guru sistem kontrol) - lihat TP-12 (diperlukan pendaftaran gratis).

Jika Anda tidak melihat tanda-tanda ketidakstabilan pada tahap DC / DC (pulsa tidak menentu, riak sinusoidal) maka shutdown prematur bukan karena interaksi loop.

— Adam Lawrence
sumber
Dengan menggunakan situs kami, Anda mengakui telah membaca dan memahami Kebijakan Cookie dan Kebijakan Privasi kami.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.