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未解决

DCM至CCM切换抖动

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wxddjc
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  • 2017-1-16 18:14:18
10问答币
大家好 使用LM5117设计了电源 负载电流由小变大时,在某一区间(约200mA范围)内,存在SW占空比及电感电流抖动,分析为DCMCCM切换,但切换时为何产生振荡?不是应该平稳过度么

下面的链接有拍了一个动态视频,求助过TI原厂,但目前还没有回复 ,烦请大神们指点一二,不胜感激
https://e2e.ti.com/support/power_management/non-isolated_dcdc/f/196/t/566569
收藏收藏1
wxddjc
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  • 2017-1-16 18:19:38
 
LM5117中文手册 LM5117中文数据手册.pdf (3.99 MB, 下载次数: 64)
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  • 2017-1-16 19:43:19
 
   我看你视频的波形没有用同步整流?因为波形中电感电流不存在负值。我感觉有点儿像是低频振荡,控制环不稳定。我在用DSP控制双向DC/DC,在调节PI的时候看到过从失稳的现象(也就是低频振荡,控制环有点儿问题)。一般非双向的DC/DC在DCM状态有电感电流振荡(因为电感电流被迫为0,L和寄生参数发生振荡了)。   

   你的问题不是出现在BCM状态,而是在CCM(看你的视频已经超过BCM一会儿了),可能是控制环失稳(你可以把示波器时间轴调大点儿,看一下低频),如果是低频振荡那很可能就控制环的相位裕量不够,接近180度了,或者是Bode图中 幅频曲线先经过0db到-db,然后又上身第二次穿越0db。


例如下面的红色曲线(加入控制后的开环传递函数),0db往下移(手绘的那条0db),反复穿越0db


顺便帮一个哥们推一下他的电感,有需要的可以看看,谢谢!
https://item.taobao.com/item.htm ... ;abbucket=15#detail
https://item.taobao.com/item.htm ... amp;id=544434151290


wxddjc
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  • 2017-1-16 20:34:51
 
谢谢您的回复 ;
是同步整流的 因为LM5117内部带二极管仿真功能,所以电流不会出现负值;
现在的情况是如果我调整输出的电感,这个振荡段会移动,加大电容的话无明显影响,调整斜坡补偿斜率也会影响这个振荡;
目前开关频率180K左右,您说的低频振荡暂时没有测量,明天看一下,不知道您有没有注意在DCM消失时,上升沿左侧的低电平又有一个稍低的小沿,这个沿也是在移动的,不过它也不是移到上升沿时振荡,还有一点距离,不明所以;
目前没有波特图测试环境, 通过TI提供的设计仿真软件得到的相位裕度是44左右,但是实际设计出来肯定会有一些偏差;
如果是您说的情况,请问有调试手段么,谢谢
电感不错,收藏了

read01
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  • 2017-1-17 13:34:38
 
      如果是低频振荡,其原因就是输出有LC滤波器,那个谐振减分没有抑制掉,最简单也是最不好的方法是:用电解电容(ESR较大,有阻尼作用),或者陶瓷电容串一个很小的电阻,差不多数量级在几十 mOhm。
      最好的办法:改变控制器的参数,将PI的动态响应调慢一些。(你输出是LC,负载R是阻尼,负载R很小的时候工作在DCM,DCM很容易稳定;但是随着负载增加,过渡到CCM,CCM的小信号模型是一个标准的二阶LC+负载阻尼,控制不好的话会振荡;随着复杂加大,阻尼变大,振荡消失)
wxddjc
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  • 2017-1-17 15:29:57
 
您好 按照你说的,并未看到明显的低频振荡,或者还是我不会看,附图;您提出的两种方式都试过,
之前是采用4个100uF的陶瓷电容,并联点解后无明显变化;

更改反馈回路的中频增益后发现,只能将此抖动段移动,并不能消除;
另外想请问您一下:我设计的电源是12A的,实际使用正常情况下6A左右,高温环境下会9A左右,对于这个在2A附近的抖动是否有关注的必要,或者说会对稳定性有什么影响,因为即使抖动情况下我的输出电压和电流都是正常的,还麻烦大神讲解,感激不尽。


wxddjc
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  • 2017-1-16 20:40:51
 
或者说 如果相位裕度不够的话 除了波特图 有其他的测试手段么 谢谢
alpha_wang
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  • 2017-1-17 15:18:20
 
看输出电压的波形,示波器探头设成交流耦合,幅度大概50mv/div, 时基大概1~10ms/div, 然后加负载,变动负载,看是否有低频/高频的震荡,注意,不要混淆震荡和开关频率的纹波电压(这个是由于开关频率的电感电流经esr产生的固有的纹波),在你震荡对应的负载点,分两个方向向这个负载加,密切注意输出电压...
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  • 2017-1-17 15:32:02
 
好的  看来确实是我没理解大神的意思 测试方法都是不对的  现在补测去
wxddjc
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  • 2017-1-17 16:38:20
 
按照您说的 确实发现了振荡振荡初期


波形展开后发现频率 为20K左右,上边的小包是我的开关频率,

随着电流的变化 振荡最严重的波形如下,此时20K已被淹没,但仍能看见

由于此处不能传视频,我拍了一个发到之前的地址 https://e2e.ti.com/support/power_management/non-isolated_dcdc/f/196/t/566569
还请大家多多指教,不甚感激。


alpha_wang
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  • 2017-1-17 19:09:21
  • 倒数10
 
方便的话把电路图传上来!! 你这个震荡峰峰值也就40mv, 也不算大,你输出电压多少? 你输出用电解不用动,调反馈,也就是你comp pin的那个网络,建议你先把带宽降低,看能不能奏效,然后试着增大带宽,具体做法就是,开始你把那个RC 的电阻和电容都分别增大两倍试试看,或者只把电阻增大两倍,单独的那个电容先不管! 看看结果再做下一步打算!!
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  • 2017-1-18 09:46:49
  • 倒数7
 
schematic.pdf (121 KB, 下载次数: 44) layout.pdf (634.44 KB, 下载次数: 37)
原理图和layout 感觉layout存在一些问题的  
我现在输出用的4x100uF的陶瓷电容 电感3.3uH
昨天换成电解后发现纹波很大,在400mV左右
现在输入电压为24V 输出为2V

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  • 2017-1-19 10:39:29
  • 倒数4
 
我把电阻换了一个电位器,发现阻值越小,振荡情况相对越轻,但是我调到零了振荡还是存在的
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  • 2017-1-17 19:09:25
  • 倒数9
 
对的,就是这这种波形,你计算一下LC的谐振频率和这个振荡频率差多少啊?带宽经常会在这个附近失稳。另外一个问题,你是在用电子负载?你能用一个实际的负载或者电阻测试吗?电子负载可能对系统有影响的,这个属于级联。
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  • 2017-1-18 09:53:44
  • 倒数6
 
不好意思大神,忘记说了,电感用的3.3uH 电容4*100uF,计算出谐振频率是4.38K,和测量得到的谐振频率不一致,我想办法找个纯阻辅助试试看
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  • 2017-1-19 10:40:11
  • 倒数3
 
用实际的电阻测了,情况依旧,应该可以排除电子负载的影响
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  • 2017-1-17 19:21:15
  • 倒数8
 
   你能实时调节补偿器的值吗,电压低的话可以带电调节。或者把PI的响应弄慢点儿,也就是响应带宽(交越频率)弄低点儿,试几个看看效果吧。你的振荡频率20kHz,开关频率大概200kHz,控制电流环的频率降低点儿吧,比如小于1kHz,500Hz,这个可以测阶跃响应大致看出来(比如阶越变化负载,原来为Io,负载突变到2Io,看阶跃大致响应的时间)
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  • 2017-1-18 09:57:35
  • 倒数5
 
他这个控制器电流控制环是一个周期控制一次,您说的降低内环频率是怎么操作,没有明白
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  • 2017-1-19 10:43:50
  • 倒数2
 
您说的调节PI 应该和 alpha_wang 说的是一个意思,不知我理解的是否正确,但是这个电流控制频率确实不理解应该怎样调
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  • 2017-1-19 18:07:48
  • 倒数1
 
就是让电源输出响应慢一些,反应慢一点儿,肯定可以调节的,datasheet上应该是有讲的
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