Prevención DCM DC SPMS Boost Converter DCM

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Lo siento por la larga pregunta, son realmente opiniones que busco, por eso sentí que necesitaba explicar el escenario y cuánto sé / no sé. Realmente me gustaría algo de entrada en mi diseño. Estoy diseñando un convertidor elevador DC / DC SMPS (fuente de alimentación de modo conmutado).

El consejo general sobre DCM (modo de conducción discontinua) en los convertidores de impulso SMPS es tratar de evitarlo. Este consejo suele estar respaldado por un aluvión de ecuaciones. Desafortunadamente, no soy muy bueno en Ingeniería Matemática, pero si el DCM se parece a las ecuaciones, entiendo el punto, me mantendré alejado: D! Además de ajustar la frecuencia de conmutación, aumentar el valor de la inductancia parece ser la mejor forma de evitar el DCM. En mi convertidor elevador, la tensión de salida puede variar (se basa en un microcontrolador) y espero que la carga haga que la corriente de entrada varíe de 10 mA (se necesita una alta inductancia) a 4 A (se necesita una corriente de saturación relativamente alta). He tenido algunos problemas para encontrar un inductor que se ajuste a mi especificación, utilicé la búsqueda paramétrica de Digikeys.

Dado que el valor de la inductancia está mayormente correlacionado inversamente a la corriente de saturación, entiendo por qué puede ser difícil encontrar mi inductor dorado. He encontrado cerca de 8 de decenas de miles en el sitio de Digikeys, pero no están protegidos (lo que no quiero para esta aplicación), grandes :( y caros :(.

Entiendo que el DCM funciona lo suficientemente bien, que el convertidor ingresa al DCM cuando la corriente de carga es tan baja que el ciclo de descarga del inductor deja que la corriente del inductor pase de cero.

Aquí está mi opinión, ya que esta aplicación está basada en un microcontrolador, ¿no podría uno simplemente detener la descarga del inductor cuando la corriente se acerca a cero? Sé que esto significa distorsionar el PWM. Lo que estoy sugiriendo es tener dos pines del microcontrolador conectados a la base del MOSFET (o controlador de puerta a MOSFET) que controla la carga del inductor. Uno se cambia según el PWM, mientras que otro simplemente sube cuando el valor de la corriente del inductor cae al rango de microamperios. Planeo usar otro MOSFET (Q2) en la ruta de descarga del inductor para medir la corriente del inductor. Usaré los Vds del MOSFET (Q2) para calcular la corriente del inductor y decidir cuándo intervenir para cargar el inductor. Entonces, ¿obtengo el premio IEEE para el diseño de SMPS: D? Bueno, lo dudo, ya que mientras estaba aprendiendo a diseñar un convertidor elevador (que hice fuera de Internet gracias a tanta gente amable), la mayoría de los diseños que vi utilizaban un controlador SMPS, por lo que puedo entender que no ha sido tan flexible como con un enfoque basado en microcontroladores porque nunca vi a nadie discutir esto.

Así que mi pregunta es, ¿cuáles son tus pensamientos? Todavía no he tenido la oportunidad de probarlo en un tablero de pruebas, lo haré pronto, pero si funciona o no, quiero saber si hay algo que me falta, o las opiniones de alguien sobre esta idea. No soy un diseñador de circuitos experimentado, por lo que podría hacer algo de información.

Gracias por tomarse el tiempo para leer la pregunta. :)

    
pregunta Alaba Baju

1 respuesta

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Aquí está mi opinión, ya que esta aplicación está basada en microcontroladores,   ¿Podría uno simplemente detener la descarga del inductor cuando el   actual se acerca a cero?

Piense en esto: la única manera de detener la "corriente de descarga" es conectar a tierra prematuramente el transistor en el dispositivo de refuerzo para iniciar la corriente de "carga" a través del inductor. No tiene opción. Mantener el circuito abierto del inductor es ingrese a DCM y eso es lo que intenta evitar.

El ciclo para un convertidor boost (o convertidor de retorno) puede ser: -

  • Conecte a tierra el inductor, por lo que la corriente aumenta y el inductor almacena energía (carga)
  • Desconecte el inductor: la energía se libera a la tapa de salida y carga (descarga)
  • Si el inductor no puede mantener la corriente en la carga a través del diodo, ingresa al DCM y, básicamente, el inductor se convierte en un circuito abierto, excepto por la capacitancia parasitaria del conmutador MOSFET, es decir, se obtiene una oscilación amortiguada hasta que ...
  • El ciclo comienza de nuevo.

Bien, entonces lo que sucede (en ese ciclo) es que se transfiere una pequeña cantidad de energía al condensador de salida y la carga (durante la descarga del inductor). Esto hace que la tensión de salida aumente de forma fraccionada más alta de lo que lo haría y, durante un período de unos pocos mili segundos, podría exceder la tensión de salida que es segura para la carga. Unos segundos más tarde, tiene una carga muerta y unos segundos más tarde, tiene un regulador de impulso muerto.

OK antes de llegar a esto, el bucle de control probablemente habría implementado la omisión de ciclos, pero la omisión de ciclos es más ruidosa que la DCM ordinaria, ¿por qué molestarse?

Por cierto, entrar en DCM no es tan malo: la regulación de línea de la salida no es tan buena, pero aún es bastante controlable. No hay mucho en la web sobre esto pero, debido a la auto-resonancia del inductor y la capacitancia de drenaje del MOSFET, una vez que se ingresa al DCM, hay una pequeña corriente oscilante en el inductor que es asíncrona al PWM y cuando el inductor se reinicia. La carga lo hace a veces con una corriente ligeramente positiva o negativa. Esto puede causar el ruido en un controlador simple, como un controlador de período fijo.

    
respondido por el Andy aka

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