Перейти к содержанию

Компенсация наклона (slope compensation)

Источник с управлением по пиковому току при заполнении больше 50 % может начать колебаться на половине частоты переключения: ток дросселя чередуется большой–маленький. Лечится это добавлением к сигналу тока небольшой пилы — компенсацией наклона.

Обновлено Редакция GAW

Компенсация наклона (slope compensation) — добавление к сигналу тока пилообразного напряжения, синхронного с генератором, в источниках с управлением по току. Без неё такой источник при коэффициенте заполнения больше 50 % и непрерывном токе дросселя может войти в субгармонические колебания: ток в соседних тактах чередуется большой–маленький, растут пульсации выхода, а по TI может ограничиться и отдаваемая мощность.

Механизм по onsemi: ток дросселя растёт с наклоном m1, после выключения ключа спадает с наклоном m2. Если в каком-то такте ток отклонился на ΔI, в следующем такте отклонение умножится на m2/m1. При заполнении больше 50 % m2/m1 > 1, и возмущение не затухает. Пила с наклоном m3 ≥ m2/2, добавленная к сигналу, делает процесс устойчивым.

TI в даташите UC3842 даёт расчёт через добротность двойного полюса на половине частоты переключения:

QP=1π⋅[MC⋅(1−D)−0,5],MC=SeSn+1Q_P = \frac{1}{\pi \cdot [M_C \cdot (1 - D) - 0{,}5]}, \qquad M_C = \frac{S_e}{S_n} + 1

где Sn — наклон нарастания сигнала тока на входе ISENSE, Se — наклон компенсирующей пилы, D — заполнение. Цель — QP = 1, откуда Mideal = (1/π + 0,5) / (1 − D). В примере TI при наибольшем заполнении 0,627 нужно MC = 2,193; при Sn = 0,038 В/мкс добавка Se = (MC − 1) · Sn ≈ 44,7 мВ/мкс.

Практически пилу берут с вывода генератора и через резистор подмешивают к сигналу на токовом входе — схема есть в даташитах TI и onsemi. Выводы и расчёт контроллера — в карточке UC3842 и UC3843.

Частые вопросы

Когда нужна компенсация наклона?

В источниках с управлением по пиковому току, если заполнение может превышать 50 % при непрерывном токе дросселя. По onsemi в этом режиме малое возмущение тока умножается на отношение наклонов спада и нарастания m2/m1 каждый такт, и если оно больше единицы, ток начинает колебаться через такт.

Сколько компенсации добавлять?

По onsemi наклон компенсирующей пилы должен быть не меньше половины наклона спада тока m2/2. TI даёт формулу через коэффициент MC = Se/Sn + 1: идеальное значение Mideal = (1/π + 0,5) / (1 − D). Для наибольшего заполнения 0,627 в примере TI получается MC = 2,193.

Как сделать компенсацию наклона на UC3842?

Взять пилу с вывода RT/CT генератора и подмешать её через резистор к сигналу на токовом входе ISENSE. TI в примере ставит разделительный конденсатор, чтобы пила не давала постоянного смещения, и рассчитывает резисторы так, чтобы наклон добавки был Se = (MC − 1) · Sn, где Sn — наклон нарастания тока на токовом входе.

Источники

  1. Texas Instruments. UCx84x Current-Mode PWM Controllers (SLUS223H, revised October 2024) — разд. 7.3.9 — часть пилы генератора суммируют через резистор с сигналом тока для преобразователей с заполнением выше 50 %, конденсатор CCSF с RCSF подавляет выброс фронта; разд. 8.2.2.10.2 — субгармонические колебания, ур. 37 QP = 1 / (π · [MC · (1 − D) − 0,5]), ур. 38 MC = Se/Sn + 1, ур. 39 Mideal = (1/π + 0,5) / (1 − D), пример MC = 2,193 при D = 0,627, Sn = 0,038 В/мкс, Se = 44,74 мВ/мкс
  2. onsemi. UC3842B, UC3843B, UC2842B, UC2843B: High Performance Current Mode Controllers (UC3842B/D, Rev. 18, August 2021) — субгармонические колебания при заполнении больше 50 % и непрерывном токе дросселя; возмущение умножается на m2/m1 каждый период; компенсирующая пила m3 должна иметь наклон не меньше m2/2; пилу берут от генератора и подают на вход обратной связи или токовый вход, рис. 34

Нашли ошибку?

Смотрите также