Известно что микросхемы стэпдаунов бывает могут переключаться в линейный режим - если разница между входящим напряжением и выходящим мала, и КПД в импульсном режиме будет мал. Например микросхемы IR3883 и NCP3135. Про них используются следующие понятия:

"...режимами прерывистой и непрерывной проводимости (DCM/CCM)
или в режиме принудительной постоянной проводимости (FCCM).
Преобразователь поддерживает работу в режиме принудительной постоянной проводимости (Forced Continuous Conduction Mode — FCCM) и может быть переведен в режиме эмуляции диода в условиях малой нагрузки для экономии мощности..."

Если я правильно понимаю, то DCM - это обычный ШИМ-режим переключения главного транзистора, а CCM - линейный режим. FCCM - постоянная работа в линейном режиме. Тогда эмуляция диода - что? Полностью открытый транзистор? А в линейном режиме он полностью не может открыться? Прошу разъяснить.

Не понятно использование понятий "синхронный" и "асинхронный". Очевидно - второй (вспомогательный, нижний) ключь (транзистор, диод) переключается - когда контроллер захочет, либо когда это будет "природно", - не понятна выгода от этой разницы.

Прошу направить на инфу по другим необычным режимам работы стэпдаунов.

кури шты и апноты там ЕСТЬ ВСЕ врядли кторо обьяснить лучше чем дословный тех перевод на нужну те мову

DC-DC таскают энергию туда-сюда. Энергия запасается в катушке. При включении ключа ток в катушке растет, усиливается магнитное поле, поле запасает энергию. Когда ключ выключают, поле спадает, катушка пытается поддерживать ток, энергия поля перекидывается в нагрузку.

Это можно делать немного по разному:
DCM - discontinious conduction mode, в этом режиме ток через катушку между циклами коммутации падает до ноля. Весь импульс тока целиком переносит энергию.
CCM - continious conduction mode, в этом режиме ток через катушку никогда не падает до ноля. В этом случае в нагрузку переходит энергия определяемая ΔIL, пульсацией от минимума до максимума.

Общая идея в обоих случаях похожая, но формулы которые описывают работу в этих режимах несколько отличаются. Отличаются и компромиссы в выборе параметров. Можно в (английской) wikipedia или в даташитах на формулы посмотреть. И на рисунки токов в катушке.

Синхронный преобразователь - это преобразователь где диод заменили на MOSFET. Диод сам определяет когда пора закрываться, этот процесс не синхронизируется контроллером специально. Как напряжение начинает сдвигать p-n переход в обратную сторону, так диод и закроется. Но полевые транзисторы так не работают. Они открываются и закрываются напряжением на gate относительно source. И чтобы полевик притворялся диодом - контроллер должен уделить этому внимание, синхронизируя управление гейтом с активностью ключа накачивающего ток в катушку. Синхронизацию всего этого и понимают под синхронностью выпрямителя в этом случае. А ради чего? Даже на лучших диодах Шоттки падает несколько десятых долей вольта. Это портит КПД для низковольтных преобразователей. С другой стороны, сопротивление открытого полевика бывает очень низким - потери мощности на открытом полевике меньше чем на открытом диоде, по крайней мере при низких напряжениях. Поэтому если вовремя открывать и закрывать полевик, получается улучшенный вариант "диода". У полевиков есть и встроенный паразитный диод, но вот он - совсем не улучшенный, а обычный кремниевый. Так что замена диода на полевик имеет смысл только при активной коммутации полевика в правильные моменты времени. Когда диод должен быть открыт, контроллер явно открывает полевик. Когда диод должен быть закрыт, контроллер закрывает полевик. В синхронном step down еще важно чтобы оба полевика не открылись одновременно - иначе это короткое замыкание питания через 2 полевика. Так что есть еще понятие dead time, пауза между сменой состояний полевиков, чтобы был небольшой запас по времени, подстраховка что закрываемый полевик успел закрыться до того как открылся другой.

PCBWay - всего $5 за 10 печатных плат, первый заказ для новых клиентов БЕСПЛАТЕН

Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет

Онлайн просмотровщик Gerber-файлов от PCBWay + Услуги 3D печати

Так вот и не понятно - что за синхронизация... Здесь и второй мосфет и диод открываются практически одинаково - может быть с маленьким отставанием откроется диод, но это сути не меняет. В любом случае их открытие зависит от момента закрытия главного транзистора напрямую.

Я встречал намёки форумчан на то - что понятие "синхронный" здесь используется не оправдано, и теперь я всё больше в этом убеждаюсь. Скажем так - ему нет антипода, то есть "асинхронный" не отображает противоположный режим переключения, по факту - это одно и тоже. Вот если бы существовала некая другая природа включения диода без второго транзистора, сдвигающая момент включения на долго от момента выключения главного транзистора, на разные промежутки времени, то да - тогда бы можно было назвать это "асинхронный". - Не удачное использование терминов.

Выбираем схему BMS для заряда литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ очень важен контроль процесса заряда и разряда для избегания воздействия внешнего зарядного напряжения после достижения 100% заряда. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список таких решений от разных производителей.

Подробнее>>

Гугл-переводчик, да? Ох.

По-русски это называется режим разрывных (DCM) и неразрывных (CCM) токов дросселя. В первом случае ток в дросселе спадает до нуля перед началом очередного цикла коммутации (периода), во втором - нет. К принципу, по которому работают линейные регуляторы, это не имеет никакого отношения.

Переход между режимами обусловлен базовой физикой, а не какими-то хитрыми алгоритмами. Если менять нагрузку самого элементарного преобразователя, даже вообще не охваченного ОС, то при малой нагрузке он будет работать в DCM, а при ее увеличении в какой-то момент перейдет в CCM. Момент перехода зависит от частоты коммутации и индуктивности катушки.

Что правда важно, так это то, что при изменении режима радикально меняется передаточная функция преобразователя, и потому, чтобы преобразователь стабильно работал в обоих режимах, надо постараться с компенсацией ОС. В даташите, видимо, производитель как раз и гордится тем, что его преобразователь может работать и так, и эдак.

Эмуляция диода - да, по всей видимости преобразователь просто отключается и открывает транзистор полностью.



На диоде, даже Шоттки, падение никак не меньше 0.2 В в самом идеальном случае. На практике - от 0.5 до 1 В. А вот на открытом полевом транзисторе напряжение гораздо, гораздо меньше. Соответственно, меньше потери мощности.

Но диод открывается сам когда надо, а транзистором надо управлять. Причем управлять им надо синхронно (точнее - строго в противофазе) с переключением проходного транзистора, потому что если управлять асинхронно, то рано или поздно они откроются одновременно и случится бабах.



Вряд ли что-то может быть хуже дословного перевода.

Новый аккумулятор EVE серии PLM для GSM-трекеров, работающих в жёстких условиях (до -40°С)

Компания EVE выпустила новый аккумулятор серии PLM, сочетающий в себе высокую безопасность, длительный срок службы, широкий температурный диапазон и высокую токоотдачу даже при отрицательной температуре. Эти аккумуляторы поддерживают заряд при температуре от -40/-20°С (сниженным значением тока), безопасны (не воспламеняются и не взрываются) при механическом повреждении (протыкание и сдавливание), устойчивы к вибрации. Они могут применяться как для автотранспорта (трекеры, маячки, сигнализация), так и для промышленных устройств мониторинга, IoT-устройств.

Подробнее>>

Поддерживаю. И это мнение "многих".

Добавлено after 20 minutes 43 seconds:


А..а.., и будет сердечник в постоянном подмагничивании, что скажется на КПД. Я, кажется, проходил подобное в теме об релейных преобразователях.



Я о другом - о "колоссальной" выгоде между синхронным и асинхронным режимом. Если ваше (наше) внимание отвлекается на различия между диодом и мосфетом - давайте в обоих случаях использовать мосфет (в паре с диодом), только мосфет в асинхроннике открывать по фазе открытия диода. Вопрос актуален для таких условий.



- А вот это воопче не вписывается в практику использования терминологии синхронников и асинхронников: Никогда не будет там сквозных токов, это заложено в технологии. А если там могут быть сквозные токи - то темы различия синхронников и асинхронников это не касается. Фаза открытия нижнего плеча никогда не совпадёт с фазой открытия верхнего, не зависимо от технологии. Такой терминологией вопрос не объяснить.

а не может быть, что синхронная работа это о связке нескольких блоков (многофазное преобразование) как на материнках?

Синхронизация - работы полевика который пускает ток в катушку (как в обычном bust, buck, или что там у кого) и полевика который выступает в роли диода (в том же включении как и диод buck, bust, ... ). Они поочередно открываются, это координированный процесс. Оба сразу в buck открывать нельзя - это КЗ по питанию будет, через два полевика. Поэтому синхронизация их деятельности очень важна. Диод откроется сам. Полевик сам не откроется, ему надо явно напряжение на затвор подавать. Встроенный диод полевика тоже сам открывается, но на нем падение напряжения большое, если полевик не открыть явно - греться будет, из-за хреновых параметров своего встроенного паразитного диода. Если открывать этот полевик вовремя - КПД получается очень даже. Недостижимый для "обычного" диода, особенно при низком выходном напряжении. Из-за КПД и заморачиваются - на диоде почти всегда падает несколько десятых вольта, на полевике... в "правильном" случае - гораздо меньше.

Он как бы это сказать, "автоматический" чтоли, когда обычный диод само-синхронизируется по фактическому состоянию дел без внешней помощи. И вы в чем-то правы, но это устоявшееся название и уже поздно что-либо менять. Когда говорят про синхронное выпрямление - обычно подразумевают именно замену диода на полевик, активно коммутируемый в правильные моменты времени.

Ну, во-первых, постоянная составляющая в сердечнике будет присутствовать в любом случае, это однотактная топология. Ниже нуля ток там никогда не уйдет.

Если сердечник не будет улетать при этом в насыщение, все будет нормально.

Чтобы сердечник не влетал в насыщение, его магнитную проницаемость сознательно снижают. Делают немагнитный зазор, используют порошковые сердечники и т.п. Это расплющивает кривую гистерезиса и приводит к тому, что та же самая индукция в сердечнике достигается при большей напряженности магнитного поля, соответственно, при большем токе в обмотке.



Падение КПД ШИМ-стабилизаторов на малых мощностях обусловлено тем, что, чем меньше выходная мощность, тем больший процент от потребляемой мощности составляют разные паразитные составляющие - потребление самого регулятора, потери на переключение транзистора, и т.п.

Потому многие (если не большинство) импульсных регуляторов при падении нагрузки ниже некоторого предела переходят из режима PWM в режим PFM (ЧИМ). По факту, в таком режиме они основную часть времени бездействуют, и только когда напряжение на выходе падает ниже определенного предела, подкачивают энергию (вместо того, чтобы постоянно переключать ключевой транзистор).

Кстати, в режиме PFM работает любимая всеми MC34063. Более корректно, правда, этот режим было бы назвать режимом с пропуском импульсов. MC34063 работает в нем всегда, кроме случая максимальной расчетной нагрузки (и нагрузки, превышающей ее, но там должна сработать защита).

Такой режим хорош тем, что регулятор получается совершенно стабильным - не надо никакой компенсации ОС. Минус - повышенные выходные пульсации. Правда, в наши дни это решаемо дополнительным линейным регулятором с малым падением напряжения.



При достаточно больших мощностях выгода от применения транзистора и правда колоссальна. На малых все не так грандиозно.



Давайте. Только предложите схему, которая позволит реализовать такой режим простым образом.



Не понял. Что нам мешает открыть сразу и проходной, и второй транзистор, и получить при этом КЗ? Да собственно ничего. Этого не происходит только потому, что микросхема-контроллер не допускает этого, генерируя соответствующие синхронно изменяющиеся сигналы.

Нет физического принципа, который мешал бы транзисторам открыться одновременно. Например, исправный диод в такой схеме одновременно с проходным транзистором открыться не может принципиально - физика так устроена. А транзисторы одновременно открыться могут. Их работу надо сознательно синхронизировать.

Разница в КПД синхронника и обычного с диодом зависит от выходного напряжения. Для низких выходных напряжений выигрыш от синхронного выпрямления выше. Если например это как в схеме питания процессора, что-то типа 1V 100 A выхода - потери на диоде 0.4 вольта (очень оптимистичная оценка!) мало того что дадут заведомо поганый КПД, так еще и 40 ваттов (0.4V * 100 A в среднем) тепла скидывать станет большой технической проблемой - преобразователь потребует охлаждение на уровне CPU. Его даже так то обдувают по возможности воздухом от вентилятора и ставят радиаторы на MOSFET или как минимум фольгой слои обкладывают, а с диодами - такая штука просто без шансов.

Насколько синхронное выпрямление актуально для иных случаев - зависит от выходных напряжений, токов, желаемого КПД и того какие там токи. Для низковольтных применений синхронное выпрямление заметно улучшает КПД и там все чаще этим заморачиваются. Если хорошие параметры ключа удается получить. Для встроенных ключей параметры часто довольно компромиссные, т.к. Rds_on не особо низкий. Но технологии совершенствуют, и даже так часто оказывается лучше чем диод Шоттки.

Почему все так переживают за то что они откроются одновременно, но совершенно не переживают о том что они закроются одновременно. Вообще одновременное закрытие, даже если на несколько микросекунд оба полевика окажутся закрыты, приведет к пробою обоих полевиков и бабаху уже через пробитый полевик, катушка - источник тока. В то время как одновременное открытие обоих полевиков на несколько микросекунд ни к чему особенному не приведет.

когда вы уже расскажите нам как ее посчитать?

А чего об этом переживать? Откроется паразитный диод нижнего транзистора, делов-то...



Про это уже умные люди много, и, главное, очень толково и понятно написали.

Вот, первое, что советую почитать: https://www.fairchildsemi.com/technical ... pplies.pdf

http://www.ti.com/lit/an/slva636/slva636.pdf - это про повышающий, но такие же аппноуты есть и про понижающий, и про инвертирующий.
http://cds.linear.com/docs/en/applicati ... N149fa.pdf - эта немного более заморочена.

И подобных публикаций гуглится огромное количество. Достаточно попробовать запрос в духе "smps feedback compensation design" или типа того.

А так идея везде одна: померять/оценить/угадать передаточную функцию преобразователя и сконструировать такую цепь компенсации, чтобы в точке, где усиление петли ОС становится равным 1 (0 dB), запаздывание фазы еще не было равно 180°.

Можно просто задавить усиление так, чтобы оно обращалось в единицу до того, как накопится набег фазы. Это называется компенсация доминирующим полюсом (dominant pole compensation), но такой преобразователь будет медленно отрабатывать возмущения выходного напряжения/тока. Потому обычно заморачиваются с более хитрыми схемами.

Если же применяется какая-то готовая микросхема преобразователя, то чаще всего достаточно просто поставить конденсатор указанной емкости в указанное место.

Фаза чья? и относительно чего она запаздывает?

Что это такое, относительно чего? усиление самой ОС или усиление в пересчете на выходную мощность или в пересчете на рабочий цикл который оно выдает?

это ОС smps настоящая катастрофа. Когда напряжение на выходе начинает падать, шим увеличивает рабочий цикл, но чем длинее рабочий цикл тем 1 - нагрузка дольше питается от конденсатора и напряжение падает еще сильнее 2 - длительность влета тока из катушки в нагрузку тоже уменьшается что еще сильнее просаживает напряжения на выходе и еще больше увеличивает рабочий цикл, да если CCM.... энергия копиться в катушке и копится и копится пока не уйдет в насыщение или просто греть транзистор, а в нагрузку не уходит почти


ага, просто включить в розетку.

А вы почитайте, почитайте самый первый документ, который я прямо отдельно советовал. Там это разжевано с самого начала и очень подробно, самыми простыми словами и с картинками.



Применительно к анализу стабильности ОС нас всегда интересует петлевое усиление.

Очень не хочется переписывать то, что уже написано. Расскажу вкратце основную идею.

Любая система ООС строится следующим образом: есть источник образцового сигнала, есть цепи, преобразующие выходной сигнал так, чтобы его можно было сравнивать с образцовым, и есть блок вычитания. Последний вычитает преобразованный выходной сигнал из образцового. В результате получается сигнал ошибки, который подается на то, что управляет выходным сигналом. Это классическая схема отрицательной обратной связи, которая обеспечивает стабилизацию уровня выходного сигнала относительно какого-то образца.

Проблема в том, что не существует приборов, которые бы передавали сигнал со входа на выход за нулевое время. Выходной сигнал всегда будет запаздывать относительно входного - это следствие принципа причинности.

Так вот, мы-то преобразованный выходной сигнал вычитаем, конечно. Проблема в том, что пока он путешествует через преобразующие цепи до вычитателя, проходит какое-то время. И если это время совпадет с половиной периода на какой-то частоте, на вычитающий вход по факту придет инвертированный сигнал. А вычитание инвертированного сигнала равносильно его прибавлению. Соответственно, вместо отрицательной обратной связи мы получим положительную.

При этом, если на этой частоте суммарное усиление всего того, что расположено после выхода вычитателя и до его входа, больше единицы, будут выполняться условия баланса фаз и амплитуд, и система станет генератором.

Это усиление, коэфициент передачи с выхода вычитателя на его вход, называется петлевым усилением.

Отсюда мораль: можно сделать так, чтобы на той частоте, на которой сигнал задерживается на пол-периода, петлевое усиление уже было меньше единицы, тогда генерации не будет. Либо можно задержать сигнал еще, чтобы только не было кратности половине периода. Тогда генерации тоже не будет.

Первый способ проще, потому что завалить АЧХ можно элементарно. Проблема в том, что, чем меньше ширина полосы пропускания петли ОС, тем, естесственно, она будет медленнее. Второй способ заморочен, потому что надо компенсировать все (кроме одной) точки перегиба АЧХ до пересечения ей единичного усиления, но зато сохраняется полоса пропускания цепи ОС, и возмущения на выходе отрабатываются быстрее.

Выходной сигнал это что? На выходе у нас как бы VDC - 1 вариант сигнала, в тоже время есть переменная составляющая на частоте преобразователя - 2 вариант сигнала, могут быть более низкочастотные колебания - 3 вариант сигнала. На что именно должна реагировать ОС? Должна ли она реагировать на частоту собственной генерации или только на меньшие частоты или только при превышении амплитуды?

В общем случае что угодно, но применительно к DC-DC преобразователям это выходное напряжение, которое ОС стремится поддерживать постоянным, компенсируя влияние изменения входного напряжения и тока нагрузки.

А так, в принципе, любая система ООС строится описанным образом.



Давайте сразу договоримся, что мы тут рассуждаем о случае линейного регулирования, т.е., когда коэффициент заполнения изменяется непрерывно в зависимости от выходного напряжения. Релейное регулирование (hysteretic control), как в MC34063, мы не рассматриваем, потому что там проблем со стабильностью ОС нет - она изначально осциллирует, и это нормально.

Так вот. В рассматриваемом случае полоса пропускания цепи ОС (по уровню 0 dB!) должна быть меньше половины частоты переключения, поскольку силовой каскад, работающий в ключевом режиме, это, вообще говоря, дискретная система - чувствуете связь с теоремой Котельникова-Найквиста? Как правило, на практике точку единичного усиления ОС выбирают в районе от 1/5 до 1/10 частоты переключения.

ОС не должна видеть, что там что-то переключается. Для нее силовой каскад представляет собой черный ящик, у которого есть управляющее воздействие и выходной сигнал. Оба изменяются непрерывно.

Конечно.

Да. Тут наоборот задача не свалится в это самое "релейное регулирование".

Меньше? может все же больше? что то я запутался. Можно эти частоты вычесть на усилителе ошибки из самих себя и тогда на выходе этих частот уже не будет, но тогда ОС должна их пропускать. А все что ОС не пропустит, не вычтется и усилится. Или имелось ввиду зарезать их до усилителя ошибки? И вот это вот вычитание, принцип причиности , мы вычитаем предыдущий сигнал из текущего что строго говоря не обязано обращаться в 0. Т.е даже после такого вычитания мы все равно на выходе получим. И чем больше будет разница(нагрузка резко изменилась) тем больше и получим на выходе. А у более низких частот будут больше амплитуды. Если мы обучим ОС реагировать на слабые сигналы то от больших оно возбудится. Если обучим на большие низкочастотные - ОС станет медленной и вот а насколько успеет возрасти напряжение пока ОС тупит? У мня бустер просто потому за это перенапряжения я и переживаю. Вот первый мой экземпляр молотил отлично в релейный режим не падал, но у него была очень медленная ОС. при номинале в 20в при отключении или включении нагрузки напряжение прыгало до 80в

Добавлено after 1 hour 28 minutes 7 seconds:
Как получить графики: усиления от частоты и фазы от частоты для своего бустера? В доках я нашел ῳ и s что этими буквами обозначают?

Это хотя бы в чем меряется? герцы, вольты, дб?
|Vea/Vo| это усиление?

Линейная система ОС не может "свалиться" в релейное регулирование, ибо в ней нет компаратора. Она может пойти вразнос, но это уже будет нештатное поведение. Не стоит путать эти два принципиально разных режима.

Релейная (hysteretic) ОС в норме осциллирует вокруг заданной точки за счет инерции силового каскада и/или гистерезиса компаратора.

Линейная ОС в случае нестабильности будет осциллировать как хочет; точнее, таким образом, при котором в петле ОС выполняются условия баланса фаз и амплитуд. В норме же она вообще не должна осциллировать.



Меньше. Прежде всего потому, что изменять управляющий сигнал с частотой выше частоты переключения точно нет смысла - силовой каскад все равно не успеет отработать такое воздействие. Далее, теория говорит нам, что дискретная система способна корректно обрабатывать сигналы с частотой не выше половины частоты дискретизации, то есть, в нашем случае, частоты переключения.



Проще всего сделать так, чтобы сам усилитель ошибки не усиливал ничего выше одной десятой (или около того) частоты переключения силового каскада. Так обычно и делают.



"Слабые", "сильные"... Еще раз: возбуждение петли ОС зависит только от условия баланса фаз и амплитуд.



Компенсация доминирующим полюсом, видимо.



Повышающий преобразователь в режиме неразрывных токов дросселя имеет очень неприятную особенность - напряжение на выходе продолжает падать некоторое время после того, как на силовой каскад уже подается компенсирующий сигнал. Информация об этом явлении гуглится по запросу "right-half plane zero in boost converter", потому что такое поведение описывается нулем в правой комплексной полуплоскости у передаточной функции каскада.



Вот отличные ссылки про повышающий преобразователь. Одна для случая ОС по напряжению (voltage mode), другая для двухконтурной ОС с применением внутренней ОС по току дросселя (current mode).

http://www.ti.com/lit/an/slva633/slva633.pdf
http://www.ti.com/lit/an/slva636/slva636.pdf



ω - угловая частота. Измеряется в радианах в секунду.
s - в данном случае это аргумент преобразования Лапласа. Это вообще комплексное число, и проще всего принять для себя, что оно абстрактное и не измеряется ни в чем. Просто в пространстве этого аргумента легче решаются дифференциальные уравнения.

Но в принципе, преобразование Лапласа - это декомпозиция сигнала по экспоненциально затухающим синусоидам.



s = σ + jω

Так вот, если σ=0, то преобразование Лапласа превращается в преобразование Фурье.



Это откуда?