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未解决

tl3843的输出占空比无法调节

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小汪
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本网技师
  • 2021-10-13 16:59:51
10问答币
结合自己的测试验证,存在以下几点的疑惑:第一点:对于芯片的工作原理,芯片调节输出方波的占空比是通过VFB和电流检测引脚ISENSE来调节的,3843时序图和内部结构如下:
时序图.png     QQ图片20211013155640.png
VFB的电压通过和内部基准源2.5v比较,进而通过误差放大器进行放大,输出电压在1.4v-4.4v内对输出方波占空比进行线性调解,调节范围在0-100%。我理解得原理是这样得但是老师说直接控制VFB得电压就行了,就可以调节占空比,ISENSE只是为了过流保护得,我得理解是ISENSE不仅仅过流保护还是调节占空比得关键。而且我也不知道ISENSE得充电波形怎么来得,怎么升压从电路中。
第二点:输出结果疑惑
实际测试的时候,误差放大器表现得像比较器,只有高电平6.11v和低电平0.8v得输出,无论我怎么调电压减小误差放大器两端得误差,仍然是这样得结果,此时高电平电压使得输出方波得占空比是最大得,为92%。另外测试得时候SENSE引脚加得是直流电平,也就是不变得,按理说这时候锁存器不影响占空比,难道占空比初始就是这么高?下面是电路图:
电路部分.png
电路中,为了研究这芯片,我段了前面差分放大器得输出。直接给运放接了3.3v,也就是SENSE段得电压是固定得,0.4v左右(我换了分压电阻为3.3k)。
虽然我知道应该不会影响占空比。我现在怀疑反馈是不是有问题,求大佬给我指点下,破防了快。

YTDFWANGWEI
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版主
  • 2021-10-14 08:20:47
 
你是怎么控制的VFB电压?
小汪
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本网技师
  • 2021-10-14 08:52:24
 
上面得运放得反向端接了DAC得输出,DAC是芯片根据设备得温度进行调节电压得,因为是单独测,现在我是自己写了程序然后改变DAC输入电压,这样改变运放得输出电压,从而改变VFB得电压。我的VFB从2.7v调到2.0v输出占空比可就是没有变化一直都是最大的占空比。这时候的3脚是直流电压的,但是就算有锯齿波信号在3脚,误差放大器输出跟比较器一样,只有6.11v和0.8v,这样永远都调不了占空比,误差放大器怎么表现得跟比较器一样?难道是我调得误差调=太大了,可是我是u从大于2.5慢慢跳下来得。
小汪
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本网技师
  • 2021-10-14 08:55:11
 
我现在打算直接接电压到1脚COMP上了,然后再接个锯齿波到3脚,看看1脚电压从1.4到4.4能不能改变占空比。
YTDFWANGWEI
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  • 2021-10-14 14:04:59
 
因为你没有形成闭环,也就是没有采集输出电压控制占空比,误差放大器输出自然就变成了比较器。误差放大器要形成闭环才是误差放大器否则自然就是比较器了。
小汪
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本网技师
  • 2021-10-14 14:20:11
 
啥意思?是把COMP脚得输出反馈到输入VFB中吗?图中得电路不算闭环吗?还是PWM得输出?
YTDFWANGWEI
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  • 2021-10-14 16:45:07
 
的从输出电压采样,通过闭环调整占空比,你的电路中是怎么将输出电压与COMP端联系起来的?
小汪
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本网技师
  • 2021-10-14 16:58:57
 

电源.png 电路部分.png
就是这两块了,DAC的输出是由主板芯片控制的,不在这一块板子上,当PWM打开后会形成电流使得差分运放产生电压差通过取样电阻,取样电阻哪里的负载再下面,这个运放增益是50倍,电路最大电流10A,采样电阻为0.01欧,这样差分运放的输出再0到5v之间经过分压,电压跟随到运放的同向端
小汪
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本网技师
  • 2021-10-14 17:06:48
 
跟DAC电压比较输出街道VFB,然后VFB与内部2.5比较,差生电压VCOMP。我刚开始理解就是这样的,外部的DAC电压输入到运放反向端然后和同相比较,输出电压再0到5v之间,街道VFB中与2.5比较产生稳定的输出电压,然后就是ISENSE管脚进行充电,比较,生成第一个PWM波形,然后重复这个过程起到调节占空比的作用。也就是ISENSE脚和VFB两个空置占空比。老师说只要调节VFB就可以控制占空比了,我不相信,我刚才直接测了,原理就是两个一起控制PWM占空比的,根据它提供的时序图。不知道理解的有没有错。
wangdongchun
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专家
  • 2021-10-14 21:47:17
 
感觉楼主对电压的取样地点有问题,电压应该取自输出端通过反馈回路来共同传输给2脚和1脚,然后才能让3843完成占空比调节。
小汪
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本网技师
  • 2021-10-15 08:55:28
 
现在主要的问题是误差放大器为什么表现得跟比较器一样,我从2.7v,慢慢得调到1.8v然后输出电压只有高电平6.11v和低电平0.8v,虽然和手册上写得高低电平一致,但是这现任不符合误差放大器得功能,我想先把这个问题解决,是不是反馈有问题,按理说误差放大器应该可以输出0到6v,所以这是什么原因呢,误差放大器一直表现得跟比较器一样。首先必须把这个问题解决,然后再来看看占空比能不能调节。
小汪
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本网技师
  • 2021-10-15 10:18:02
 
现在可以调节占空比了。这跟我之前分析的3843的工作原理符合一致,我直接加电压到VCOMP引脚,然后再ISENSE引脚加入了对称性为90%的锯齿波信号,模拟3843的充电过程。锯齿波的幅度为1v,只要再内部电流检测比较器中反向端信号不超过1v,那么占空比就可以进行变化,符合3843的时序图。事实测量正是如此。 VCOMP大于4.4v.jpg
这是VCOMP大于4.4v的最大占空比。
VCOMP等于3.3v.jpg

这是VCOMP等于3.3v的

VCOMP等于2.5v.jpg
这个是VCOMP等于2.5v的占空比,这张不稳定,高电平站1.2格差不多,稳定下来应该,正在找原因。
小汪
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本网技师
  • 2021-10-15 10:22:12
 
起码现在原理跟我i分析的一致,占空比是通过VFB和ISENSE来共同调节的,误差放大器进行稳定电压,ISENSE引脚存在一个锯齿波电压进行,相当于定时作用,同误差放大器的输出进行比较再电流检测端,然后控制占空比.
YTDFWANGWEI
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  • 2021-10-15 11:36:49
 
误差放大器如果误差一直存在,最终误差放大器就会饱和输出,那么你看到的就是类似一个比较器。这个很正常,运放不是说你加个PI就成了误差放大器,简单的说,同相端输入高于反相端,误差放大器输出开始增加,输出增加要导致同相端电压开始降低,这样形成一个闭环才是误差放大器,你输出增加的同时,同相端如果也在增加,那是一个正反馈最终的体现不就是一个比较器了?
小汪
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本网技师
  • 2021-10-15 11:54:41
 
你说的这个我知道,误差越来越大肯定是跟比较器一样,所以需要负反馈来调节电压,使得电压输出稳定,可是我画圈的这块不算做闭环嘛?还是这块参数有问题。 环路.jpg
电路部分.png
YTDFWANGWEI
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  • 2021-10-15 17:16:20
  • 倒数4
 
你再好好理解一下14楼的意思吧。我都说了,不是你接一个PI就是闭环,闭环,你的从一个点向后走,最后还能回到这个点。以你的电路来说,你调整了占空比,输出电压发生了变化,然后输出电压又怎么去影响占空比呢?输出电压要能再去影响占空比这才是一个闭环。
YTDFWANGWEI
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  • 2021-10-15 17:20:30
  • 倒数3
 
如果你直想通过DAC来调整占空比,那也简单,再3脚加入固定的三角波,2脚接地,用DAC去调整1脚的电平就可以得到可调的占空比的。
能源消耗
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总工程师
  • 2021-10-15 14:32:03
 
你好LZ。
你的不理解是正常的,  你可以看38**内部方框图,  电压比较器首先不是比例线性放大器,是定值2.5V的比较器,输出端在中段电压部分,看到的占空比还是不会变化,低或高到预定值关闭- 最大输出PWM状态,  由于电压比较器输出到电流比较器,因为这个时候的电流比较器比较值为0, 当然电压比较器的输出变化还是比电流比较器的比较值高,当然是输出最大占空比。 而不是可控的慢慢展开。 只有在反激式电路中,电流得到采样得到才能控制反馈的占空比大小自动调节。
这就是所谓的电流型控制管理芯片。  如果再深入分析,那就是SOC固定PWM0.5产生占空比与电流比较器在触发器电路进行加减得出输出PWM的占空比。

再看看电压型管理芯片的TL494, 那是电压比较器,电流比较器独立合并的形式。, 无轮是电压比较器,或电流比较器都可以在3脚上测试到线性的电压变化控制震荡器产生PWM 可控的比例占空比。这就是电压型管理芯片。

我当初与你一样遇到这样的问题, 很不解。 查阅资料后就知道 电压型,电流型芯片的区别, 和优缺点。   如果从方框图中仔细分析后才会理会出一点。

小汪
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本网技师
  • 2021-10-15 15:04:56
 
这里的误差放大器是比较器?也就只能输出高电平和低电平,可是3843按照上面的时序图来说不就是通过VFB和isense引脚电压再电流比较器上进行比较,从而控制PWM的占空比,而这个占空比的控制又主要看VCOMP的电压,这个电压再1.4-4.4v之间时可以进行线性调节PWM的占空比,看它的时序图 时序图1.jpg 时序图上,当VCOMP的电压再1.4v和4.4v件变化时,就是线性调节的,超过4.4v, 就是最大的占空比。因为电流比较其同相充电时间最长。也就是说,误差放大器必然需要输出0到6v之间的电压,可是现在误差放大器输出的电压只有高电平和低电平,这输出占空当然只有最大值和最小的了,谈不上调节。
我理解的是它是放大误差用的。
而且我测的时候,加入了锯齿波1v的信号到3脚模拟时序,然后改变VCOMP的点电压,取2.5v和3.3v试了试,占空比发生了变化,我上面发了。这就改证明我对它的工作原理是对的。现在就在寻找误差放大器的问题,到底为啥不能输出1.4-4.4v,我以为是反馈的问题。不知道我这样理解有啥问题。如果把误差放大器当作比较器,按照电路图我看不懂它怎么调节的了。
小汪
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本网技师
  • 2021-10-15 15:07:06
 
因为是单独测试,我把这电路拆了,采样电流用自己模拟的锯齿波信号输入到ISENSE,弥补采样。然后只要我改变VCOMP的电压,就可以调节输出占空比的,测试上也证明了这一点,所以我现在认为误差放大器这块的反馈有问题。
能源消耗
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总工程师
  • 2021-10-15 15:09:38
 
这不就对了吗? 我给你描述电流型芯片的特点原理,需要3脚信号,不是跟你实验的结论一致吗。  你怎么还认为误差放大器反馈有问题呢?

看你画的电路图,需要用可调的PWM 做信号, 那就用电压型芯片,  不要用电流型芯片,这你能理解不?
小汪
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本网技师
  • 2021-10-15 15:19:47
  • 倒数10
 
哦哦哦,这是我老师设计的电路,芯片选型也是它弄得,我只是接手了后面得代码和测试作用,我也米办法改它,只能解决剩下得问题。也就是我的理解没有错。我现在想的就是误差放大器怎么让他输出正常0-6v得电压,解决了这个我问题就解决了,线性调节占空比也会解决。一直疑问得就是它的工作原理和里面这个误差放大器测得跟比较器输出一样,谢谢拉。
能源消耗
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LV10
总工程师
  • 2021-10-15 15:29:43
  • 倒数9
 
你老师可是个钻牛角尖的人, 用这电流型芯片得出可控的PWM,能很好线性吗?可控范围也不可能很清晰带宽。 看最后一个图,临界不稳。
小汪
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本网技师
  • 2021-10-15 15:35:57
  • 倒数7
 
对最后一个那个图不稳我以为是我信号发生器输出得锯齿波得幅度问题,准备等下再去解决。先解决误差放大器这一块得输出问题,主要是我计算电路不会计算,这些电阻电容加载一起构成得反馈我就蒙蔽了。只能靠自己测,每次看懂都要花很多时间,都快破防了。
joezzhang
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  • 2021-10-15 15:32:26
  • 倒数8
 
误差放大器没有问题,你算算你的补偿网络低频时的增益是多少?

你用DAC来做-Vin的输入,必须要保证交流分量的频率大于穿越频率才能看到占空比调整

你直接放一个直流电平到VFB脚,那很快放大器就饱和了,就表现为比较器的特性了

Vcomp和Isense本来就是比较器的两个输入端,你用锯齿波作为基准,改变比较器的另一个输入,自然可以得到不同的占空比,但是这样搞就需要把环路补偿做到MCU内部,再用DAC输出至Vcomp,否则就无法稳定

不知道你到底要做什么,如果只是做个开关电源,外挂MCU的目的是什么?

如果MCU只是为了调压,那最便宜的做法是用便宜的8位机输出DAC去调一个运放的基准(+Vin端),电源的反馈信号接到这个运放的-Vin端,然后运放的输出接Vcomp。因为你没有办法调节3843内置误差放大器的基准电压,所以只能外挂一个运放。或者有钱有闲的话,dsPIC直接数字补偿之后输出至Vcomp也行。。。

小汪
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  • 2021-10-15 15:44:17
  • 倒数6
 
这块板子只是主板上得一个外部设备,用来控制TEC模块得,单片机再主板上不在这个板子上,这个板子只有电源模块,DAC模块输出DAC电压产生一个控制作用,然后是刚才那部分PWM输出部分,再加上一个温控模块,这块板子是用来驱动TEC的。主板根据外部条件的变化从而发送数据到这块板子的DAC模块,残生DAC电压从而达到控制TEC加热和散热的目的。而我讨论的这块是通过DAC电压控制PWM输出占空比的目的
joezzhang
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副总工程师
  • 2021-10-15 17:29:41
  • 倒数2
 
如果你要用3843做一个DCDC,无论你想增加什么额外功能,用DAC产生一个电平注入Vfb或者Vcomp都不是一个好的解决方案
如果你只是想理解3843的工作原理,仔细分析内部框图、找个仿真软件跑一下就一目了然


小汪
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本网技师
  • 2021-10-15 15:49:59
  • 倒数5
 
我加锯齿波信号进来是为了模拟原来电路的信号,因为我把外部的环断掉了,只单独测这个芯片,所以模拟个锯齿波信号过来。验证我对这块芯片的工作原理的理解,他是如何线性调节占空比的,因为我的误差放大器输出电压我不直接加VCOMP上加到它的输入端控制不了输出端的信号,所以我加了电压在上面来测试。从测试结果上来看,我的理解就是对的,误差放大器的电压再1.4-4.4v上是一个线性调节占空比的作用,电流比较器同向端会利用外部电路产生锯齿波从来进行比较,VCOMP越大,说明ISENSE充电时间越长,也就是占空比越大。
joezzhang
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副总工程师
最新回复
  • 2021-10-15 17:51:23
  • 倒数1
 
仔细看了你的原理图,那个DAC输出在原理图上是对的,就是一个基准的作用

那个差分放大器就是用DAC做基准对输出电流信号放大,然后这个信号进入VFB

所以实际上是两级放大电路,但是同相放大那一级只是一个线性放大,所以需要3843内部的放大器来做误差放大

Isense电平是被占空比控制的但又反过来影响占空比,初始启动阶段Isense为0,随着占空比增加,电感电流随之增大,从而在Isense脚产生了锯齿波对占空比进行限制。占空比由Vcomp和Isense共同决定,这就是电流控制模式。

如果Isense是一个固定值(人为外接一个锯齿波),那么占空比仅靠Vcomp的大小来调节,而Vcomp的大小取决于VFB信号和反馈网络,即占空比只与反馈电压信号VFB相关,这就是所谓的电压模式了

如果你的环路不稳定,直接上来误差放大器就饱和了,拉到最大占空比,那么Isense也会检测到电感电流最大值,随后立即关闭PWM,所以你就会看到占空比在0和最大之间跳变。如果功率回路没有上电,那误差放大器饱和之后你就会一直看到最大占空比。

误差放大器的直流增益至少在60dB以上,你输入低频信号不可能看得到占空比的动态变化。
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