Desarrollo de especificaciones CoutCoutC_{out} para fuente de alimentación de banco de CC

Estoy diseñando una fuente de alimentación de banco de CC, siguiendo el procedimiento de diseño general descrito por Christophe Basso en su libro Designing Control Loops for Linear and Switching Power Supplies: A Tutorial Guide . En parte es porque me gustaría un mejor suministro de banco (esto formará nuevas "tripas" para uno de mis suministros antiguos HP 721A , pero principalmente porque quiero estudiar el diseño de bucle de control.

El procedimiento general divide el convertidor general en la planta (también conocido como modulador) y un compensador . Uno determina la característica de transferencia de la planta, luego diseña el compensador para producir la característica óptima de transferencia de bucle (ancho de banda y estabilidad) cuando la característica de transferencia del compensador se "multiplica" por la del modulador.

mi pregunta es: es C o tu t parte de la planta o parte del compensador?

Dejando a un lado los pasos de diseño formal, lo que necesito entender es: ¿ En qué momento del proceso de diseño determino el valor (incluyendo quizás la ESR) de C o tu t ? ¿Se puede determinar eso únicamente por las especificaciones del "precompensador", como quizás la impedancia de salida? ¿O es realmente parte del esquema de compensación? ¿O tal vez es uno de esos puntos de diseño desordenados que realmente deben considerarse varias veces en el proceso?

Me parece captar la noción de que C o tu t se considera parte de la planta, pero al menos en mi diseño, agrega (junto con R yo o a d ) un polo de baja frecuencia que es bastante crítico en el esquema de compensación.

Este es mi esquema hasta ahora, con cuadros que delimitan los límites del modulador/compensador de la mejor manera que he podido determinarlos:ingrese la descripción de la imagen aquí

En este momento, la característica de transferencia del bucle tiene los siguientes polos y ceros:

  • pag 1 - R yo o a d C o tu t , alrededor de 3Hz
  • pag 2 - polo bajo de LF411, alrededor de 15Hz
  • z 1 - R 1 C 1 , alrededor de 350Hz
  • pag 3 - F h F mi del 2N3055, alrededor de 10kHz

ingrese la descripción de la imagen aquí

Es bastante estable en simulación y en el banco, pero el ancho de banda es bastante bajo y C o tu t me parece un poco pesado, simplemente elegí arbitrariamente ese valor como punto de partida en función de lo que había en mi Agilent E3610 (que tiene una capacidad de 15 V/3 A frente a 30 V/300 mA para este).

De todos modos, estoy pensando que es hora de conseguir C o tu t Llamé y solo quería saber si estoy poniendo el carro delante del caballo aquí.

Respuestas (2)

Mi pregunta es: ¿Cout es parte de la planta o parte del compensador?

estoy a favor de C O tu T es parte de la planta pero no tiene consecuencias para el análisis. Digo que es parte de la planta porque en realidad no es necesario para la estabilidad dado que está utilizando un 2N3055 en una configuración de seguidor de emisor. Se podría argumentar que es parte del modulador, por supuesto.

Hola Andy, creo que encontrarás que el 2N3055 es un emisor común. Es una versión un poco extraña de eso; el nodo S + está conectado a tierra y la salida es en realidad S-, un amplificador de CC inversor en general (no solo el amplificador operacional). El 2N3055 agrega ganancia por lo que su F vida contribuye con un polo a la característica de transferencia del bucle. La razón por la que pensé C o tu t fue parte de la compensación es el polo aportado por R yo o a d C o tu t tiene que ser bajo para reducir la ganancia frente al polo "inamovible" del 2N3055.
Vuelva a mirar el circuito. Es un colector común, también conocido como emisor-seguidor. El 2N3055 no agrega ganancia de voltaje: el voltaje del emisor establece la salida regulada positiva del regulador que se llama 0V (S +) con S- conectado a -45 voltios.
Publiqué el acertijo CE/CC en una pregunta separada aquí si desea echar un vistazo: electronics.stackexchange.com/questions/192945/… . Otros miembros lo han identificado como CE y otros están de acuerdo contigo como CC. Debería ser una pregunta interesante :)

La capacitancia de salida ideal de un suministro de corriente CV/CC es cero. Una vez que pasa el mínimo necesario para la estabilidad, se convierte en un compromiso entre la respuesta transitoria de regulación actual y la respuesta transitoria de voltaje.

Si no tiene el objetivo de un límite de corriente de salida de acción muy rápida, que bien puede ser un enfoque razonable para un suministro de 300 mA, entonces tendrá más sentido optimizar la respuesta transitoria de voltaje mientras permanece estable.

Dado que su etapa de salida es de emisor común, puede agregar un condensador Miller de compensación C C B . Esta capacitancia se escalará efectivamente por la ganancia de alta frecuencia del transistor y actúa para estabilizar el bucle. A medida que agrega capacitancia de carga, la ganancia de alta frecuencia cae. La frecuencia del polo interno aumenta, pero se crea un polo de baja frecuencia en el nodo de salida.

Ahora, 2N3055 no tiene mucha ganancia para empezar, pero podría estabilizar completamente su circuito de esa manera con una capacitancia de salida cero, y quizás con un transistor un poco mejor que 2N3055, permanecería estable con cualquier carga capacitiva que conectaría. lo. Tal vez incluso 2N3055 funcionaría, no lo he intentado.

Esta es la técnica utilizada, por ejemplo, en LM7231. Son útiles para cargas "anycap" mientras conservan un buen ancho de banda sin capacitancia de carga. He tenido varios suministros con un rendimiento decente hecho simplemente al poner en paralelo un montón de esos chips. Un suministro de 300mA 20V necesitaría 6 de ellos, acoplados a un disipador de calor enfriado por aire estilo CPU de PC, y estaría funcionando con suministros de -1.5V, +21.5V. Se necesita un servo de CC externo construido con dos amplificadores operacionales cuádruples para estabilizar sus compensaciones. Un enfoque más bien de fuerza bruta, pero sus variaciones me han servido bien. Esto es especialmente bueno si necesita controlar la fuente de alimentación con un voltaje de referencia y hacer que actúe como un amplificador. LM7231 es quizás lo más rápido posible con fuentes de alimentación que usan cables tipo banana para conectarse a las cargas. Normalmente uso una salida BNC en esos suministros además de los conectores banana.

Un LM7231 quizás también podría impulsar un seguidor de emisor de potencia con capacitancia BE adicional, para acoplar la capacitancia de carga a la etapa de salida del amplificador operacional a altas frecuencias. A altas frecuencias, la corriente de salida estaría limitada a la del LM7231, es decir, +65 mA, pero a bajas frecuencias el límite sería lo que el seguidor pueda soportar. 65mA es suficiente unidad base en muchas aplicaciones.