Компенсация обратной связи: практический подход

Опубликовано в рубрике "Источники питания", 5 июня, 2010.

Раньше я пытался разжевать теорию компенсации обратной связи, это было очень сложно и, похоже, мало кто это все понял. Хорошая новость — чтобы скомпенсировать обратную связь в 99% практических случаев не нужно знать этого всего, и можно добиться хороших результатов методом научного тыка.

image

Теория

Для чего нужно компенсировать обратную связь? Для того, чтобы добиться стабильного выходного напряжения (или тока) при изменяющейся нагрузке. Соответственно, напрашивается простой метод тыка – смотрим что на выходе и изменяем нагрузку, при этом меняем компоненты и смотрим, что получается.

Менять нагрузку нужно как можно резче, тогда сигнал ошибки будет широкополосным и мы скомпенсируем обратную связь сразу для всех частот. (Тут под словом “частота” понимается частота в сигнале ошибки)

Итак, забываем про все диаграммы Бодэ и прочую чушь и паяем генератор прямоугольных импульсов. Частота должна быть где-то 10гц, а выходная амплитуда – 12вольт, конечно, это все может отличаться для вашего источника, но для большинства подойдет именно такой генератор.

Собираем простую схему:

image

К выводам SUPPLY подключаем блок питания, к SQUARE генератор, а к CHANNEL_x – осциллограф.

Как выбирать транзистор – думаю, понятно. Нужно чтобы выдержал ток и напряжение. А вот в номиналах резисторов есть нюансы.

В некоторых топологиях стабильность обратной связи зависит (!) от нагрузки и это нужно эмулировать нашим методом тыка. Поэтому, выбираем резисторы так, чтобы нагрузка менялась от минимальной (R2) до максимальной (R1 || R2).

Кажется, что в итоге получится дикая печка, но ведь – заполнение прямоугольных импульсов может быть очень маленькое, так, чтобы итоговая мощность на резисторе была небольшая.

Стабильность обратной связи в некоторых топологиях (понижающих, прямоходовых с управлением по напряжению) не зависит от нагрузки, и этим можно нагло пользоваться для уменьшения обогрева помещения обугливающимся резистором.

Откуда взять схему компенсации вашего источника? Ищите схемы подобной к своей топологии, к примеру, источников, собранных на той-же микросхеме и используете у себя. Ничего придумывать не нужно.

 

Практика

Для того, чтобы не оставаться голословным, приведу пример того, как я компенсировал источник.

Итак, это полумост (прямоход) с управлением по напряжению на микросхеме tl494. В схеме компьютерного блока питания, его компенсируют так:

image

R51 и С26 стоят в обратной связи ОУ. R53 и R52 кроме подачи опорного напряжения еще и управляют усилением (классический инвертирующий усилитель, если выбросить C26). Не буду ругаться разными полюсами и нулями, просто забиваю у себя в схеме место под цепочку типа R51-C26 (у меня это – C1 и R9), и под резистор ограничения усиления (R7, его номинал равен номиналу параллельно соединенных R53 и R52 из схемы компьютерного БП). Резистор R8 – это как экстренная мера, если усиление ОУ на постоянном токе окажется слишком велико, но в итоге, не оказалось. (dnp  = “do not place”, не ставить на плату)

image

После сборки, начинаю подбирать компоненты. Тут желтая осциллограмма – это сигнал с выхода в блок питания на AC вход осциллографа, а синяя – прямоугольники, которые подаются на транзистор.

 

Для начала, прикольнемся и посмотрим, что будет вообще без компенсации:

1

Ага, “завелось”. Это совсем плохо.

Ставим цепочку, которая была в компьютерном БП:

10нФ + 47кОм

2

Совсем не плохо! Видно, что обратная связь реагирует быстро, с небольшим затухающим колебательными процессом. Вот колебательный процесс – это плохо, ведь нагрузка может войти в резонанс с ним, попробуем задавить, увеличив резистор (усиление увеличил на один пункт, поэтому осциллограмма больше):

10нФ + 100кОм

3

 

Вот! Прекрасно, процесс явно апериодический, можно считать, что ОС скомпенсировали. Но для полноты картины попробуем еще несколько комбинаций:

100нФ

4

Реакция опупенно медленная, не хорошо.

47кОм+22нФ

5

Не плохо, но есть небольшие колебания и затянут переходной процесс.

 

Надеюсь, кому нибудь поможет ))




Комментарии
  1. wim написал(а) 2 июля, 2010 в 15:09

    «Научным тыком» это для прямоходовых хорошо. А у обратноходовых в режиме непрерывных токов нуль в правой полуплоскости, который обычными средствами ваще не компенсируется.

    BSVi Reply:

    Нуль совершенно без проблем компенсируется, просто его обычно не компенсируют потому, как это не целесообразно. Просто давят полосу пропускания.

    wim Reply:

    Воть иманно — давят полосу пропускания. А чтоб не передавить, надо как раз посчитать минимальную частоту правого нуля и от неё двигаться вниз.
    «Без проблем» правый нуль не компенсируется. Можно вот так его уделать, но это экзотика:
    http://pearlx.snu.ac.kr/Publication/00066413.pdf

    BSVi Reply:

    В любом случае, описанный тут практический подход позволяет подобрать компоненты и для ограничения полосы. Собственно, для этой методики даже не нужно особо знать — что именно компенсируется.

    Если кому хочется узнать, что за зверь такой — правосторонний нуль, есть вот таой документик http://focus.ti.com/lit/ml/slup084/slup084.pdf, где все обьясняется на пальцах.

  2. shw написал(а) 22 июля, 2014 в 11:50

    Добрый день!

    Спасибо за статью.
    Общая идея понятна — не понятно, как это сделать прктически на реальном БП.
    Переделываю ATX в блок питания/зарядное. Методом подбора удалось добится почти бесшумной работы на холостом ходу — если сильно прислушиваться, то слышен очень лёгкий писк.

    При нагрузке (16 ом) — пищит и падает напряжение (до 8 вольт, и горит лампа которая вместо предохранителя).

    Все защиты отключены — нога 4 — только резистор и конденсатор для мягкого пуска, 15-ая на +5В, 16-ая на земле.

    Где и что смотреть осциллографом на живом БП? Или куда ему подать прямоуголные импульсы?

    Спасибо.

  3. alex_403 написал(а) 12 января, 2015 в 18:42

    А как правильно сделать компенсацию с двумя внутренними ОУ. Отдельно по току и напряжению сделать со своим ИОН (для возможности регулировки по мощности).

Создать новую ветку комментариев


Вы должны войти или зарегистрироваться чтобы оставить комментарий.