Rebasamiento de la fuente de alimentación durante el encendido y el apagado

El hecho de que no haya un pico de arranque de salida con el prerregulador en su lugar se debe a que el arranque suave del LM5118 agrega decenas de milisegundos al tiempo permitido para que suba el sesgo y controle activamente la puerta de Q1. Esa es una forma bastante razonable de tener un comienzo más controlado. Pero dejemos eso a un lado para ver algunas de las otras cosas que pueden suceder durante el inicio.

La secuenciación de energía de arranque es siempre una gran preocupación con cualquier fuente de alimentación. Las cosas pueden complicarse mucho, asegurándose de que el sesgo adecuado esté presente en el momento adecuado. Aquí hay algunas causas comunes de sobreimpulso en el arranque, en orden aproximado de prevalencia:

1. Terminación del integrador. Se produce una precarga en el condensador del integrador en el arranque, lo que provoca un arranque difícil.

2. Inicio descontrolado de$V_{\text{Ref}}$. Un comienzo escalón unitario de$V_{\text{Ref}}$puede causar un exceso de tensión de salida.

3. Tensión de polarización local que llega tarde o arranque desequilibrado. El comienzo desequilibrado de la polarización puede ocurrir cuando hay un voltaje de polarización bipolar. La salida positiva o negativa puede aparecer primero, en cuyo caso la salida puede fallar.

4. Falta de terminación en el arranque. Si la salida se descarga al inicio, la salida puede sobrepasarse y permanecer en un nivel excesivo durante un período prolongado.

Todas estas causas deben ser revisadas. Cierre del integrador y comienzo controlado de$V_{\text{Ref}}$siempre tienen que ser manejados, y recibirán más atención aquí. La secuencia y el equilibrio del sesgo local pueden tomar muchas formas y es difícil decir mucho específicamente, pero ahora que el esquema del sesgo local se ha agregado a la pregunta, es algo dudoso que cualquier desequilibrio o retraso sea lo suficientemente grave como para causar un exceso. La falta de terminación generalmente no es un factor significativo en un suministro lineal, pero podría hacer que cualquier exceso existente sea más severo.

Liquidación del integrador

Sin un bucle activo, como en condiciones de arranque, un condensador integrador siempre se cargará en exceso. La alta ganancia y cualquier voltaje de compensación o corrientes de polarización de entrada del OpAmp se combinarán para que esto sea así. Luego, cuando el bucle se activa, el amplificador de error se bloquea y la salida de suministro se sobrepasa. Todos los circuitos integradores prácticos que se utilizan en las fuentes de alimentación tienen algunos medios añadidos para limitar la carga del condensador integrador. Bastante común es colocar un diodo en paralelo con el capacitor.

Aquí,$D_{\text{Lim}}$está configurado de tal manera que si la salida del amplificador normalmente debe ser más alta que$V_{\text{Ref}}$, el amplificador se comportará como un integrador. Pero, para voltajes de salida inferiores a$V_{\text{Ref}}$sin cargo adicional de$C_9$ocurrirá y el amplificador solo tendrá ganancia unitaria. Por lo tanto, el amplificador no puede terminar conectado al voltaje de polarización negativa. Sobreimpulso nulo o mínimo. En el caso de que la salida del amplificador sea inferior a$V_{\text{Ref}}$durante el funcionamiento normal del bucle,$D_{\text{Lim}}$la conexión se puede invertir para evitar que la baranda se dirija hacia el riel de suministro de polarización positiva.

A veces, usar un diodo no es lo suficientemente restrictivo, especialmente si$V_{\text{Ref}}$es ajustable en un amplio rango. En este caso, se puede utilizar un interruptor analógico normalmente cerrado de un polo y un tiro (NC SPST) en lugar de$D_{\text{Lim}}$para hacer que el amplificador de error tenga la unidad o alguna ganancia proporcional durante el arranque. En el momento adecuado, se abre el interruptor analógico y el amplificador de error se convierte nuevamente en un integrador. Sin sobrepaso.

Inicio no controlado de$V_{\text{Ref}}$

Un paso brusco en$V_{\text{Ref}}$puede causar sobreimpulso o timbre en la salida. Aunque esto sucede mucho al inicio, no es estrictamente un problema de inicio. Un bucle de control con un margen de fase inadecuado, cualquier cosa menos de unos 68 grados, se sobrepasará o sonará con un paso de$V_{\text{Ref}}$. La mejor manera de manejar esto en general es diseñar el bucle para que tenga un margen de fase adecuado. La mejor práctica en la puesta en marcha es iniciar empezar con$V_{\text{Ref}}$en la configuración cero y luego rampa a la configuración deseada durante un período de milisegundos.

Nota: Inicialmente, parecía que la causa del sobreimpulso podría ser el retraso del sesgo local. Aquí hay una prueba para verificar y una posible solución ofrecida.

Dado que es crucial con esta etapa de potencia tener un pull-down activo en Q1-G para mantener el control de Q1-S, se podría aplicar un sesgo previo crudo a Q3-B. Una resistencia de 50kOhm, aquí mostrada como$R_{\text{ff}}$, podría conectarse desde Q3-B a Q1-D. Cuando aparece voltaje en Q1-D, Q3 se encenderá activamente tirando hacia abajo de Q1-G. Para que esto funcione, habría que dar la vuelta a D6 y D7, unir los ánodos y R8, y D7-C a IC1A-1, y D6-C a IC2A-1 para permitir que Q3-B baje durante la regulación. Esto podría ser lo más simple de hacer.

Cuando$R_{\text{ff}}$no está presente, rechazo ondulado del escenario, bucle abierto con$D_7$cátodo bajo, es cero dB.

Con$R_{\text{ff}}$en su lugar, el rechazo de ondulación mejoró a 20dB. Se eligió 50kOhm por capricho, y no se hizo ningún esfuerzo por encontrar un mejor valor.