Estoy tratando de depurar un par de convertidores DC / DC en cascada y me he encontrado con una pared de ladrillos. El FAE local dijo que probablemente tenga algo que ver con la "Inductancia de entrada negativa" en el segundo convertidor que estropea la estabilidad del primer convertidor (pero el FAE no está para "ayudar" más). El problema es que no puedo encontrar notas de aplicaciones, documentos, libros, etc. sobre este tema.
Mi pregunta es: ¿Conoces alguna literatura sobre estos temas? O mejor aún, ¿algunas ideas sobre cosas para probar o mirar?
Aquí está mi configuración ...
Convertidor 1: convertidor de refuerzo de + 4v a + 12v @ 1 amp. La frecuencia de conmutación es de aproximadamente 350 KHz. Convertidor 2: Este es en realidad un amplificador de audio de clase D de 10 vatios (que es básicamente un convertidor de conmutación). La frecuencia de conmutación es de aproximadamente 310 KHz.
Y el problema ...
El convertidor 1 funciona bien con una carga resistiva en lugar del convertidor 2. Incluso funciona si la resistencia se conecta / desconecta a frecuencias de audio.
El convertidor 2 funciona bien cuando se alimenta desde una fuente de alimentación de sobremesa.
Cuando el convertidor 1 alimenta al convertidor 2, C1 se apagará debido a una sobrecorriente a través del MOSFET. Se apaga más fácilmente si la frecuencia de audio es más baja. Por encima de una onda sinusoidal de 1 KHz, parece funcionar bien. Cuando se apaga, la potencia de salida es solo alrededor del 50% de lo que los convertidores pueden hacer por separado.
Ideas? Punteros?
Actualización: encontré el problema.
Hubo dos errores ...
Básicamente, Olin estaba en lo correcto. Hice un error de cálculo. El primer convertidor debería haber sido capaz de suministrar el doble de la corriente que estaba proporcionando. En lugar de + 12v a 1A, necesitábamos 2 amperios.
El convertidor 1 es un convertidor de modo actual, lo que significa que tiene una resistencia de detección de corriente entre el MOSFET y GND. Parece que las trazas de PCB y las vías para esta ruta de señal no estaban a la altura. Probé varias resistencias en el rango de 4 a 24 mili-ohmios, pero sospecho que las trazas / vías agregaron otros 5 o 10 mOhm. El resultado final es que estábamos sobrecorriente antes de lo que queríamos.
En el proceso de depuración, aislé el convertidor 1 del resto del circuito y lo ajusté para proporcionar 2 amperios sólidos en una carga de resistencia. Una vez que fue sólido, lo conecté nuevamente al amplificador de audio y funcionó bien bajo todas las cargas y frecuencias de audio esperadas.
Entonces, aparentemente, no tenía nada que ver con inductancia negativa o lo que sea.
Por ser un tipo mayormente digital, ¡estoy mejorando mucho en lo analógico! :)
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Respuestas:
De sus números, parece que el sorteo instantáneo cuando la salida de audio está en el pico máximo de la forma de onda es demasiado para el convertidor 1. Esto explicaría por qué funciona a frecuencias más altas, ya que el convertidor 1 ve más el promedio instantáneo que el pico instantáneo consumo de corriente.
Dices que el convertidor 1 emite 12 V a 1 A, que es 12 W. Poner una potencia de audio de 10 W RMS significaría que los picos de las formas de onda de audio se dibujan dos veces más instantáneamente. Esto sobrecargaría el convertidor 1 en casi 2 veces según su descripción. A una salida de audio de 1 kHz, la sobrecarga ocurre solo por aproximadamente 250 µs a la vez. Dado que el sorteo promedio está bien, el convertidor 1 no falla.
Esto es solo una suposición, por supuesto, pero es consistente con la información que proporcionó.
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Creo que tu FAE está confundido.
El amplificador es una carga de potencia constante a la primera etapa DC-DC. Si la tensión de salida de la primera etapa disminuye, el amplificador extraerá más corriente para mantener la misma potencia de salida. Por lo tanto, el amplificador presenta una característica de impedancia negativa, no una 'inductancia' negativa (lo que sea que eso signifique).
Una carga de impedancia negativa tiene implicaciones para la estabilidad. Si la magnitud de la impedancia negativa anula la red de amortiguación del filtro LC de salida de la fuente de alimentación, la fuente de alimentación puede oscilar.
Industrias Venable tiene una serie de documentos sobre el tema de la estabilidad (H. Dean Venable = gurú del sistema de control): consulte TP-12 (se requiere registro gratuito).
Si no ve signos de inestabilidad en la etapa DC / DC (pulsos erráticos, ondulación sinusoidal), el apagado prematuro no se debe a interacciones de bucle.
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Si todavía está buscando literatura sobre la impedancia negativa (no la inductancia) del convertidor CC-CC, aquí hay algunos enlaces buenos:
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