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移相全桥,炸机了。问题比较多,一个一个来解决吧。感激不尽。

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1
小斯AHUT
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LV8
副总工程师
  • 2017-5-13 11:08:08
2楼看指标。进展一:25楼电压单闭环做到1000w.进展二:24楼看进展。
进展三情况是这样的:昨日,做了个实验,加了负载到1525W(满载2200W),在这个点工作三分钟左右,悲催的事情发生了,超前臂q1.q3炸机了。没有任何预兆。大家看看可以看出啥问题波。附上此时波形图。
黄色:Uab两端电压(三相整流得到,解释一下:拓扑用的是移相全桥zvzcs滞后臂串联二极管,隔直电容Cb=4.3uf使电流复位。谐振电感为变压器漏感为5uh。我目前做的是开环实验,控制芯片用的是3875,内部放大器做的是个跟随,也就是改变这个电压而改变移相脚。实验过程是先固定移相脚,输入从0往上加到而定输入380ac。此时加到316v时已经输出109.49v ,于是没有继续加。)
粉红色:原边电流Ip.
蓝色:Q3驱动波形:Vge。
绿色:Q2驱动波形:Vge。
问题:
1、炸机时,pcb温度60度左右。基本可以排除过温。(解释下为什么不直接测开关管温度:因为开关管焊接在板子后面贴在散热片上,不方便测量,于是测开关管对应的pcb板。个人认为加20度裕度应该差不多吧。具体两者温度转换不是很清楚。各位大神可有经验,望告知,不甚感激。)
2、至于过流过压,波形图也没有异常啊。应该也不是。那么,现在问题来了,到底什么原因导致直通尼,罪魁祸首是谁?
3、过流保护怎么没有起作用尼?

7月8号更新:这是今天测得波形(1743w),Cb=1uf后,Vcb电压在Vab中体现了。由于此时超前臂(对应pcb)温度已经达到80度,滞后臂(对应pcb)75度,就没有继续做下去。个人感觉上次炸机的话应该不是温度原因了,现在就尴尬了,上次到底是什么原因尼?

7月11号更新:今天重新做了一遍实验,又出现了新的问题,在1522w没什么异常,温度也降下来,但是在将负载(负载为电子负载,CR模式。1522w时R=7.86Ω,之后将R=6.875Ω)加大时,出现了驱动信号抖动。下面贴出R=6.875Ω的波形图。由于出现异常,在输入293v时,输出92.99v时断电。此时功率1257.8w.上图。

分析:由图形可以看出异常是驱动波Q3抖动,导致整体抖动,Q3是3875 outD产生,于是去掉主电路,单独测了这个移相点的驱动是不会抖动的。个人觉得是主电路对3875有干扰,具体的原因还在分析。


1525w

1525w
主电路示意图.bmp
1743w实验波形(0608).png

7月11日1522w

7月11日1522w

7月11日1257.8w异常

7月11日1257.8w异常
小斯AHUT
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LV8
副总工程师
  • 2017-5-13 11:12:15
 
1、技术指标
输入: 三项380v 50hz
输出电流额定值:20A 110v
2、具体实现
A: 拓扑:移相全桥zvzcs。
B:输入三相电经过三项不控整流,lc滤波,逆变,高频变压器,全桥整流,LC 稳压。输出110v。
C:仿真模型如下见图片。
3、调试过程
A、现在完成空载试验,也就是输入三项380v交流电时,输出110v
B、在带载实验时
情形一:
功率Po (w)
负载 (Ω)
110v电压降落至(v)
反馈电压 (v)调至此时,输出110v左右
最终输出值 (v)
110
110.0
27.6
2.15
110.00
220
55.0
89.0
2.41
110.43
440
27.5
85.0
2.78
110.03
660
18.3
96.8
2.97
110.3
880
...
...
准备调至880W时(还未调),突然砰地一声,炸机了,保险丝烧坏,检查电路,发现Q1,Q3烧坏了,也就是直通了,产生大电流。控制板用的是uc3875,外围电路附上,此时pin2pin3接成跟随,即C2用焊锡丝连接,v基准为外部直流电源供电,也就是调节这个电压,使得发生移相。R2断路。R4R575k电阻,加大死区。
                              

                              

分析原因:占空比抖动,使得开关管直通了。附上测试波形图。看附件,问题清楚点。

小斯AHUT
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LV8
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  • 2017-5-13 11:13:46
 
大神过来看看,我把它写成文档放在附件里了。
星宇
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  • 2017-5-13 20:45:02
 
最好把你的主电路发上来吧,现在有电流型的芯片了!
小斯AHUT
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LV8
副总工程师
  • 2017-5-13 21:31:34
 
7月12日更新:今日调试了一下闭环,其他参数不变。刚开始时,挺高兴的,实验符合理论,并且电流波形在能量传输那部分也变窄了,不上下抖动了。不过到达1200w时电流波形在能量传输那部分开始振动了,且随着负载加大,振动的越厉害。于是断电了。正在分析原因。上1200w图,由于后面抖动波形没有采集,所以没有图, 尴尬了。备注:抖动只有能量传输那一段,看着波形是一会变窄,一会变厚。其他整体效果很好。
YTDFWANGWEI
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  • 2017-5-13 11:28:28
 
需要确定几个信息1、880W是怎么得到的?就是接了一个固定阻值的阻性负载吗?
2、是怎么上电的,先给的380V还是先给的IC的供电?外接基准时什么时候接入的,也就是基准、IC供电、交流输入上电的逻辑是什么?
3、首先给的是一个较大的基准,电路开环工作,然后调整基准让电路闭环还是先给定一个较小的基准,上电就调整占空比了?
小斯AHUT
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LV8
副总工程师
  • 2017-5-13 15:57:31
 
回答:1、880w还没有做,在660W的时候已经炸机了,负载是这样给的,我在输出端接了一个电子负载,直接输入的。比如说110W的时候,直接给110欧姆电阻。
2、上电顺序为先给IC上电,同时给外接基准供电,他们是一个直流源的两个接口。之后再给交流输入,交流输入是通过三相调压器慢慢加到380vAC。
3、先给一个较小的基准,大概在1.42v,此时移相最大,也就是对管共同的导通比减小,此时做的是开环实验,之后加上负载,电压不就是掉了嘛,在加大基准,使输出到110v。(电路没有闭环,也就是没接采样,这个采样值是我们认为的给的,也就是我们所说的基准。)
YTDFWANGWEI
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  • 2017-5-13 16:10:03
 
那么你考虑一下几个问题
1、如果是上电之前给的基准一样,为什么带的负载电阻阻值越大,电压降低的反而越低?这个事从你给出的数据看到的。
2、你说660W的时候炸了的,那么是在660W工作一段时间什么都没动炸了的,还是你要调节什么炸了的?
3、电子负载用的什么模式?
小斯AHUT
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副总工程师
  • 2017-5-13 16:24:20
 
回答:
1、这个没怎么明白您的意思,我是这样理解的,所谓电子负载,我是用电阻代替的,电阻越大的话,也就是说所带负载小,电压降落也就变小了(降落到的值反 而大,也就是说降落也就一点点,电压降落较小)。
2、660W工作一段时间炸机的,什么也没有动,准备加负载,但没有加。
3、CR模式
小斯AHUT
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副总工程师
  • 2017-5-13 16:37:08
 
0525空载试验数据
Vin(ac)
Vo (v)
Fb(v)
相移°(Q4相对于Q1
70.00v
57.69
1.415
-0.4
109.44
86.60
2.090
-0.4
163.73
109.53
2.621
-70
189.90
109.66
2.622
-129
232.80
109.83
2.622
-151
270.00
109.90
2.622
--157
319.00
110.01
2.622
-162
350.10
110.16
2.622
-167
379.70
110.25
2.622
-169
现象:电压单闭环控制,在输入163.73v时,有抖动,但继续加大输入电压,不抖动。接着做带载实验。如下。
0525带载试验数据
Po(w)
R(Ω)
I(A)
Vo(v)
Fb(v)
相移°(Q4相对于Q1
53.41
220
0.49
109.95
2.622
-134
108.67
110
0.99
110.14
2.622
-119
219.03
55
1.99
110.21
2.622
-102
439.85
27.5
3.99
110.19
2.622
-79
...
...
...
现象:439.85w时,发现驱动波形间隔十多秒会闪一下,于是没有继续往上做,等了两分钟,炸机了。之后取下pcb检查,发现F3F1Q1Q3R35损坏。

ZVZCS波形,上面为Q1,Q3驱动波形,红色为Q4驱动波形,绿色为变压器流过电流。 ... ... ...

ZVZCS波形,上面为Q1,Q3驱动波形,红色为Q4驱动波形,绿色为变压器流过电流。 ... ... ...
小斯AHUT
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LV8
副总工程师
  • 2017-5-16 20:00:08
 
汇报进度:我今天做了个电压单闭环调试,用电阻分压的方式采出,给的基准是2.58v。当输出电压在而定电压附近时,驱动波形抖得厉害。是PI没有设计好吗?
2.png
YTDFWANGWEI
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  • 2017-5-17 08:31:43
 
看你这个图上的误差放大器输出波形是不是波动就知道环路是否调整好了。
小斯AHUT
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LV8
副总工程师
  • 2017-5-17 16:32:30
 
现在环路改好了,但是在移相-70°时会抖动。是稳定裕度不够吗
小斯AHUT
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LV8
副总工程师
  • 2017-5-26 14:13:42
 
0525空载试验数据
Vin(ac)
Vo (v)
Fb(v)
相移°(Q4相对于Q1
70.00v
57.69
1.415
-0.4
109.44
86.60
2.090
-0.4
163.73
109.53
2.621
-70
189.90
109.66
2.622
-129
232.80
109.83
2.622
-151
270.00
109.90
2.622
--157
319.00
110.01
2.622
-162
350.10
110.16
2.622
-167
379.70
110.25
2.622
-169
现象:电压单闭环控制,在输入163.73v时,有抖动,但继续加大输入电压,不抖动。接着做带载实验。如下。
0525带载试验数据
Po(w)
R(Ω)
I(A)
Vo(v)
Fb(v)
相移°(Q4相对于Q1
53.41
220
0.49
109.95
2.622
-134
108.67
110
0.99
110.14
2.622
-119
219.03
55
1.99
110.21
2.622
-102
439.85
27.5
3.99
110.19
2.622
-79
...
...
...
现象:439.85w时,发现驱动波形间隔十多秒会闪一下,于是没有继续往上做,等了两分钟,炸机了。之后取下pcb检查,发现F3F1Q1Q3R35损坏。

黄蓝色为Q1,Q3驱动波形,红色为Q4波形,绿色为变压器原边电流。

黄蓝色为Q1,Q3驱动波形,红色为Q4波形,绿色为变压器原边电流。
ailuer_shijidianyuan
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LV8
副总工程师
  • 2017-5-14 11:50:28
 
现在有3895芯片可以用
1.保险不都是放在入口电容前面吗?
2.给输入输出地加隔离电容,再用隔离探头测,我遇到过用隔离探头测试炸机,MOS管炸了,驱动电阻烧都是有可能的
3.Q1,Q3是超前臂,超前臂实现ZVS,但IGBT有电流拖尾现象,看看是不是这个原因,把Q1,Q3的死区加大些,滞后臂实现的是ZCS,可能是没炸的原因,但是要监控电流波形看看
4.开环的时候噪声应该是非常小的,波形都很漂亮,你的抖动看看是不是有走线干扰,先加输入输出地加隔离电容,再测测还有吗?
5.每次如果先上IC供电,再上主电是没有缓启动的,要注意这个
小斯AHUT
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LV8
副总工程师
  • 2017-5-14 14:25:40
 
回答:1、3895与3875用法是不是一样,功能都可以达到吗,有什么需要注意的吗?我查了一下,3895是3875的改进版,而且价格便宜一半多。
2、保险丝为什么要放在电容前面尼?我感觉应该放在那,那里通过的是逆变的电流尼。也有可能放在哪都可以。
3、我的地是这样处理的,我的整个器件是放在一个好大的机壳中的,我把机壳散热片当做大地,输入与输出都接了隔离电容到散热片上。这样处理有问题吗?要有问题的话,有更好的改进方案吗?我用隔离探头测试的时候,驱动波形抖动的更厉害一点,是这个地的原因引起来的吗?
4、我这边有隔离探头,但pcb中没有线,怎么测试igbt通过的电流尼,怎样观测电流拖尾现象?我只能用隔离探头测变压器的电流。
5、控制板我重新画了一版,还是差不多,抖动,现在输入输出已经加隔离探头了啊。
6、是的,没有软启动,但是它不是在开始烧的,应该可以排除软启动引起来的问题。
小斯AHUT
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副总工程师
  • 2017-5-16 19:59:13
 
汇报进度:我今天做了个电压单闭环调试,用电阻分压的方式采出,给的基准是2.58v。当输出电压在而定电压附近时,驱动波形抖得厉害。是PI没有设计好吗?
2.png
ailuer_shijidianyuan
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  • 2017-5-17 08:54:46
 
是峰值电流模式还是电压模式控制
小斯AHUT
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  • 2017-5-17 11:14:44
 
做峰值电流模式控制,但现在仅仅只引入了电压单环
ailuer_shijidianyuan
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  • 2017-5-17 20:35:44
 
很有可能是震荡了,一般电压模式的得用3型补偿器,用2型补偿器也行,只不过输出LC的共轭复极点得高于带宽才行
小斯AHUT
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  • 2017-5-24 10:50:14
 
现在带载不上,加电流不上去,那个斜坡引脚接电阻电容有影响吗?
ailuer_shijidianyuan
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  • 2017-5-24 12:58:35
 
带载什么现象?环路部分的计算看一下这个帖子的环路部分,也是移相全桥https://bbs.21dianyuan.com/forum. ... &fromuid=139132
h8f10
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  • 2017-5-17 21:31:13
 
试试喽
2017-05-17_212622.jpg
小斯AHUT
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  • 2017-5-24 10:48:35
 
用过您的参数后,怎么fb=9.1v,即3875的3pin电压,不会器件损坏了吧
小斯AHUT
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LV8
副总工程师
  • 2017-5-26 14:22:11
 
参数改了,效果好了很多,但他还是在某点也就是移相-70°时会抖动,是稳定裕度不够吗?
0524
单闭环带载
输出功率Po(w)
负载(Ω)
电流IA
输出电压(v
反馈电压Fb
53.90
220
0.49
110.73
2.621
109.70
110
0.99
110.84
2.622
221.58
55
2.00
110.90
2.622
445.38
27.5
4.02
110.79
2.622
681.14
18
6.15
110.80
2.621
1019.46
12
9.22
110.67
2.621
...
...
...
...
...
现象:电压单闭环控制,在681.14w跳1019.46w时,大概30S之后子的一声,断电,检查发现保险丝F1,超前臂Q1Q3损坏。发现超前臂igbt温度达到近100度。觉得是温度原因,于是换好管子后,外部加上电扇。在25日做如下实验。


h8f10
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  • 2017-6-21 16:55:31
 
某些点抖动,必然是不稳定;还有,二型网络是绝对没有问题的;
就我贴出来的图而言,可以考虑加大R9(20k/30k); 也可以考虑加大或减小(R10,C8);然后观察其趋势;

或者考虑在R9上并联一只小电容,引入一个极点。
小斯AHUT
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  • 2017-7-8 23:25:02
 
情况是这样的:昨日,做了个实验,加了负载到1525W(满载2200W),在这个点工作三分钟左右,悲催的事情发生了,超前臂q1.q3炸机了。没有任何预兆。您看看可以看出啥问题波。附上此时波形图。
黄色:Uab两端电压(三相整流得到,解释一下:拓扑用的是移相全桥zvzcs滞后臂串联二极管,隔直电容Cb=4.3uf使电流复位。谐振电感为变压器漏感为5uh。我目前做的是开环实验,控制芯片用的是3875,内部放大器做的是个跟随,也就是改变这个电压而改变移相脚。实验过程是先固定移相脚,输入从0往上加到而定输入380ac。此时加到316v时已经输出109.49v ,于是没有继续加。)
粉红色:原边电流Ip.
蓝色:Q3驱动波形:Vge。
绿色:Q2驱动波形:Vge。
问题:
1、炸机时,pcb温度60度左右。基本可以排除过温。(解释下为什么不直接测开关管温度:因为开关管焊接在板子后面贴在散热片上,不方便测量,于是测开关管对应的pcb板。个人认为加20度裕度应该差不多吧。具体两者温度转换不是很清楚。各位大神可有经验,望告知,不甚感激。)
2、至于过流过压,波形图也没有异常啊。应该也不是。那么,现在问题来了,到底什么原因导致直通尼,罪魁祸首是谁?
3、过流保护怎么没有起作用尼?


7月8号更新这是今天测得波形(1743w),Cb=1uf后,Vcb电压在Vab中体现了。由于此时超前臂(对应pcb)温度已经达到80度,滞后臂(对应pcb)75度,就没有继续做下去。个人感觉上次炸机的话应该不是温度原因了,现在就尴尬了,上次到底是什么原因尼?
1525w实验波形(0606).png
主电路示意图.bmp
1743w实验波形(0608).png
chaos2008
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LV8
副总工程师
  • 2017-7-10 09:12:31
 
你这个移相全桥好新奇啊,为什么Q2、Q4两个管子上面还串联了二极管?没见过。。。不能瞎说这个是我做的常规的移相全桥波形,电流波形滞后电压波形,电流波形在换向之前,开关管完成ZVS动作





波形1

波形1

波形2

波形2
小斯AHUT
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副总工程师
  • 2017-7-10 09:30:56
 
我用的是zvzcs,您的是zvs,您的波形很好,请问下,您功率多大,发热情况怎么样?
chaos2008
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副总工程师
  • 2017-7-10 09:38:23
  • 倒数10
 
哦哦,我的也是3KW啊,差不多在45度环境温度下,管子在80度左右吧
小斯AHUT
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副总工程师
  • 2017-7-10 09:40:17
  • 倒数9
 
您的散热怎么处理的?
chaos2008
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副总工程师
  • 2017-7-10 09:42:01
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所有的管子固定在一个大散热片上,然后风扇吹啊
小斯AHUT
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副总工程师
  • 2017-7-10 09:46:19
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我也是这样做的,感觉散热不行,我准备重新画块pcb,附铜加厚,可能散热会好点。
小斯AHUT
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副总工程师
  • 2017-7-11 10:51:21
  • 倒数6
 
您控制芯片是用哪款?
chaos2008
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副总工程师
  • 2017-7-11 12:20:37
  • 倒数5
 
DSP 啊
小斯AHUT
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副总工程师
  • 2017-7-11 14:23:18
  • 倒数4
 
您是数字控制,我是模拟芯片控制。
小斯AHUT
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副总工程师
  • 2017-7-11 18:35:23
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7月11日下午更新:今天下午重新做了一遍,本来想排除控制那部分带来Q3的抖动,于是把原来测Q2两端的驱动改为测3875产生的Q3两者对照,发现Q3不抖动了,于是继续加大负载,做到1923W,通电大概6分钟左右,温度为超前臂52度,滞后臂57度。断电,结束开环,准备做闭环实验。现在有几个问题需要解决:
1、是这样的,这个电源是没有考虑风扇吹的,我做的实验实际上用风扇吹了,现在准备画第二版,改善pcb散热问题。

2、从波形上看,电流波形尖峰有点大,准备加大漏感,重新搞个变压器。目前漏感为5uH,加到8uH,王版,您觉得怎么样?
3、从波形上看,电流波形在传输能量部分感觉在上下来回抖动,有什么好的解决方案吗?

scope_21.png
小斯AHUT
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副总工程师
  • 2017-7-12 21:19:44
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7月12日更新:今日调试了一下闭环,其他参数不变。刚开始时,挺高兴的,实验符合理论,并且电流波形在能量传输那部分也变窄了,不上下抖动了。不过到达1200w时电流波形在能量传输那部分开始振动了,且随着负载加大,振动的越厉害。于是断电了。正在分析原因。上1200w图,由于后面抖动波形没有采集,所以没有图, 尴尬了。备注:抖动只有能量传输那一段,看着波形是一会变窄,一会变厚。其他整体效果很好。

1200w

1200w
小斯AHUT
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副总工程师
最新回复
  • 2017-7-13 12:06:20
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7月13日更新:1、触发模式是边沿触发。触发电平改变后(1v改为2.5v),效果不变。所以应该不是触发问题。
2、输入电压确实存在波峰与波谷,我是这样觉得的,输入虽然存在波峰与波谷(485v-507v),于是占空比小幅度跳变,大概75.2-75.7度小幅度跳变。(问什么不外加输入电容,由于板子上电容没有多余的位置,而且电容还要串联加大耐压。所以实现比较困难)但现在做的是闭环,输出电压(电子负载显示电压)能够稳定,CR模式,电子负载电流输出是稳定的。我今天测试了输出电感电流与输出电压纹波,发现电感电流波形也是在那个点开始抖动(整个周期),这是意料之中的。输出电压纹波不变。所以那段抖动不是纹波。
3、今天还做了一个跳变实验4A跳8A,快速性很好。感觉应该也不是控制参数问题。

闭环控制参数1.bmp
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