負のインダクタンスとカスケードDC / DCコンバーターの不安定性


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カスケード接続されたDC / DCコンバーターのペアをデバッグしようとしていますが、レンガの壁にぶつかりました。地元のFAEは、おそらく2番目のコンバーターの「負の入力インダクタンス」が最初のコンバーターの安定性を損なうことに関係していると述べました(しかし、FAEはもっと「助け」になっていません)。問題は、この問題に関するアプリノート、論文、書籍などが見つからないことです。

私の質問は、このような問題に関する文献を知っていますか?それとも、試してみたり見たりすることについてのアイデアがありますか?

これが私のセットアップです...

コンバーター1:+ 4vから+ 12v @ 1 amp出力ブーストコンバーター。スイッチング周波数は約350 KHzです。コンバーター2:これは実際には10ワットのClass-Dオーディオアンプです(基本的にはスイッチング降圧コンバーターです)。スイッチング周波数は約310 KHzです。

そして問題...

コンバータ1は、コンバータ2ではなく抵抗性負荷で正常に動作します。オーディオ周波数で抵抗器を切り替えても機能します。

Converter 2は、ベンチトップ電源から電力を供給されると正常に動作します。

コンバーター1がコンバーター2に給電しているとき、C1はMOSFETの過電流によりシャットダウンします。オーディオ周波数が低い場合、シャットダウンしやすくなります。1 KHzの正弦波より上では、うまく機能しているようです。シャットダウンすると、電力出力は、コンバータが個別に実行できる出力の約50%になります。

アイデア?ポインター?

更新:問題が見つかりました。

2つのバグがありました...

  1. 基本的に、Olinは正しかった。私は誤算をしました。最初のコンバータは、それが提供していた電流の2倍の電流を供給できたはずです。1Aで+ 12vの代わりに、2アンペアが必要でした。

  2. コンバータ1は電流モードコンバータです。つまり、MOSFETとGNDの間に電流検出抵抗があります。この信号パスのPCBトレースとビアはタスクに応じていないようです。4〜24ミリオームの範囲で複数の抵抗を試しましたが、トレース/ビアがさらに5または10ミリオームを追加していると思われます。最終結果は、私たちが思っていたよりも早く過電流状態になっていたことです。

デバッグプロセスでは、コンバータ1を回路の他の部分から分離し、抵抗負荷に2アンペアの固体を供給するように調整しました。安定したら、オーディオアンプに接続し直し、予想されるすべての負荷とオーディオ周波数で正常に動作しました。

したがって、明らかに、負のインダクタンスなどとは何の関係もありませんでした。

ほぼデジタルな人間であるために、私は確かにアナログのものがずっと良くなっています!:)


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少なくともシャットダウンします。爆発します。:(最初のコンバーターで動作する抵抗性負荷は、アンプのテストと同等以上の電力を消費しますか?アンプの非効率性を含みますか?フルスケール正弦波に相当する抵抗を評価してからアンプをテストしていませんフルスケールの方形波またはそのようなもので?
エンドリス

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出力1に非常に大きなコンデンサを試しましたか?非常に大きいため、最初のコンバータの起動を停止するために、抵抗で充電する必要がある場合があります。
ラッセルマクマホン

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@endolithはい、Converter1がシャットダウンすると、RMS測定に基づいて、抵抗性負荷でできることの50%で実行されます。

@Russellキャップやインダクタをそれらの間に入れてみましたが、ほとんど成功しませんでした。しかし、私たちはまだ非常に大きな怖いキャップを試していません。

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問題を解決した場合は、自分の質問に対する回答として投稿してください。質問は編集しないでください。
mjh2007

回答:


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あなたの数字から、オーディオ出力が波形の最大ピークにあるときの瞬間的な引き込みは、コンバーター1には大きすぎるように見えます。現在の描画。

あなたはコンバータ1が12Aである1Aで12Vを出すと言います。10W RMSのオーディオ出力を出すとは、オーディオ波形のピークが瞬時に2倍になることを意味します。これにより、コンバーター1の説明がほぼ2倍になります。1kHzのオーディオ出力では、一度に約250µsだけ過負荷が発生します。平均ドローは問題ないので、コンバーター1に障害はありません。

もちろんこれは推測に過ぎませんが、提供された情報と一致しています。


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あなたのFAEは混乱していると思います。

アンプは、最初のDC-DCステージへの定電力負荷です。最初の段の出力電圧が低下すると、アンプは同じ出力電力を維持するためにより多くの電流を引き込みます。したがって、アンプは負の「インダクタンス」ではなく、負のインピーダンス特性を示しています(それが何であれ)。

負のインピーダンス負荷は、安定性に影響します。負のインピーダンスの大きさが電源の出力LCフィルターダンピングネットワークを相殺する場合、電源は発振する可能性があります。

Venable Industriesは、安定性に関する一連の論文があります(H. Dean Venable =制御システムの第一人者)-TP-12をチェックしてください(無料の登録が必要です)。

DC / DCステージで不安定な兆候(不規則なパルス、正弦波のリップル)が見られない場合、早期のシャットダウンはループの相互作用によるものではありません。


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