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对控制环路设计中的异常事件绝不妥协
作者:管理员    来源:上海信尔立测试设备有限公司
摘要:功率转换器的设计和稳定性需要在所有工作模式下进行验证。通常,PWM控制器具有多种功能,这可能会增加复杂性, 因此需要一个智能化的验证流程。

示例包括线路前馈环路控制和软启动控制。在这个软启动控制是一种特定模式:当转换器启动时, 正占空比首先逐渐增加, 以平滑地提升输出电压。


在此时间范围内, 占空比从非常低的数字变化到更高的值, 直到输出电压达到稳定状态。一旦时序完成,标准控制反馈回路将输出电压调节到目标值。此外, 当输入电压快速变化时, 线路前馈回路可能会处于活动状态以优化输出电压调节。


两种控制机制共存, 使得检测和定位意外或不稳定的操作变得困难。开关转换器设计中自然存在噪声,可能导致回路调节不当。可以通过触发电压变化来检测突然不稳定的回路, 或者更好的方法是通过监控正占空比的宽度来检测,因为占空比用于调节市电供电以保持输出电压恒定。综合的触发能力对于检测如此复杂的控制系统中的任何不规则事件是必不可少的。


罗德与施瓦茨解决方案

R8S® MXO 5系列示波器非常适合这项具有挑战性的任务,因为它基于数字触发技术。数字触发器提供0.0001/div的灵敏触发和高清模式下高达18位的分辨率。由于两个触发条件对于在软启动期结束后找到正占空比的变化至关重要,因此也可以定义综合的触发条件。图1显示了转换器启动时的触发条件。

触发条件 A 用于检测软启动斜坡的结束,并定义为窗口触发器, 其中输出电压必须在定义的范围内。条件B的触发类型必须是宽度触发。

宽度触发器将检测到任何超出正占空比定义范围的值。由于线路前馈控制滤波器设计不当,这种情况很容易发生。然而,如果转换器处于稳态,则占空比不会有显著变化。如果正占空比因某些意外事件而偏离有效范围, 条件B将触发, 采集将停止。这有助于隔离这一特定事件, 用户可以发现这一不规则控制事件的根本原因。


图1:综合的触发器定义可检测不规则事件




应用

采用全桥拓扑结构、同步整流的DC/DC开关转换器来展示综合的触发功能。隔离转换器以 100kHz 的开关频率运行,并将48 V的输入电压转换为12 V的输出电压。输出电流最大为8A 。本应用中使用的数字控制器使用户能够激活、停用和修改线路前馈控制。


仪器设置

要定义一个综合的触发器:

  • 建立一个合适的通道, 包括选择合适的探头

  • 激活触发序列并定义适当的重置超时 (见图2)

  • 将触发器A定义为窗口类型,包括上限和下限,以捕捉启动过程中软启动的结束 (见图3)

  • 启用正占空比测量功能, 并定义参考水平, 例如电压的 20%、50%和80%

  • 将触发器B定义为宽度类型,并设置其宽度时间差 (见图4)

  • 启用占空比测量功能, 包括跟踪功能



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