Progetto PWM SG3525A 100 kHz per Inverter DC/AC 12/230

[boiler]

Gli opto non mi piacciono molto, se posso li evito (e in qualche caso li devo evitare per forza) perche' hanno i parametri di trasferimento che variano da un esemplare all'altro, variano con la temperatura, invecchiano guadagnando sempre meno

Vishay: "Hold my beer!"
https://www.vishay.com/docs/83622/il300.pdf

e introducono almeno un polo nella funzione di trasferimento.

Con questo ne puoi introdurre almeno due

OK, torno a seguire in silenzio il thread

Boiler

[Superfelix]

Ciao IsidoroKZ buona Domenica,
si ho visto le tre tipologie di compensatori che possono realizzarsi con TL431.
Mi pare di aver capito che:
Il tipo 1 è solo un integratore per un solo polo dominante.
Il tipo 2 è come il tipo 1 ma con uno zero in più..... un polo e uno zero.
Il tipo 3, invece, è un integratore ma con due poli e due zeri.

Se tanto mi da tanto, ammesso che voglia utilizzarsi il 431, debba realizzarsi un compensatore di terzo tipo, inquanto presente l'induttore di uscita che forma un LC, quindi due poli e due zeri che dovrebbero introdurre se ho capito bene uno sfasamento di -180°rischiando oscillazioni ( questo si sottintende anche dalla tua risposta che parla in plurale di "poli" e "zeri"...).
Il compensatore tipo 3 introduce i due zeri che dovrebbero anticipare la fase e due poli che la rilimitano ad alta frequenza. In pratica, dovrebbe annullare instabilità del filtro uscita se non ho capito fischi per fiaschi. ( mi fa piacere apprendere che si possa evitare sia 431, sia 817 con le eventuali criticità di progetto ).
Nella mia situazione attuale di test con trafo di recupero "ultra sperimentale" dove, per assurdo, non è ancora presente induttore di uscita, potrebbe bastare anche "eventualmente" un compensatore di tipo 2... però il progetto lo richiede l'induttore, quindi, serve tipo 3..... era solo un ragionamento il mio.

Detto ciò, sperando di aver capito il giusto/necessario sui compensatori, mi è parso di capire dalle tue osservazioni che per il momento devo fermarmi con la logica e portare a termine prima la parte di potenza come da progetto, in modo da studiare ad hoc retro e compensazione.

Sto studiando un po' l'induttore, i nuclei e la AL e come avvolgere eventualmente con filo litz in modo da marginare effetto pelle ed essere maggiormente comodi per avvolgerlo. Ho già qualcosa per provare e misurare con ponte LCR. Ho preso anche una mini scorta di nuclei di varia misura per il trafo EE55...EE33 e più piccolini. Fatto induttore, sperando che esca una cosa decente ed utilizzabile passo al trasformatore.
Grazie come sempre per il supporto.

P.S. solo a titolo personale, omettendo il fatto che venga tolto 431 e opto, volevo capire se il discorso "concettuale" del controllo tensione, avrebbe potuto funzionare seppur "idealmente" o se è proprio sbagliato. Te lo chiedo per tirar via dal calderone delle str****te le eventuali cose che si salvano e metterle "da parte" oppure se lasciarle in cottura . La bocciatura di alcune soluzioni è per me preziosa perché serve ad aggiustare il tiro ed evitare "loop" mentali, che, per uscirne impiegherebbero dispendio di tempo. Su alcuni passaggi però, magari quelli più fondamentali ( non tutti, capisco che non siamo a scuola ) mi farebbe molto piacere capire se sono corretti così da renderli più solidi nella mia testa. Non è una pretesa la mia e mi scuso se posso sembrare invadente... è più una preghiera... o qualcosa di simile... oggi è pure Domenica, ci può stare
Grazie ancora.

[Superfelix]

Buongiorno boiler,
leggo ora il tuo intervento mentre stavo scrivendo risposta precedente.
Anche se non era indirizzato propriamente a me il commento, ho visto il datasheet dell IL300 che non conoscevo ed è interessante.
Come dovrebbe funzionare, il primo fotodiodo prende il feedback per stabilizzare guadagno?
Praticamente, uno funzionerebbe sul secondario chiudendo il loop di controllo sul secondario ma facendo una copia sull'altro fotodiodo che invece va nel PWM bassa tensione e isolato galvanicamente con più stabilità e linearità dei comuni opto?
Ciao e grazie della segnalazione.

[boiler]

Come dovrebbe funzionare, il primo fotodiodo prende il feedback per stabilizzare guadagno?

Esattamente così!

Però era piú che altro una battuta per stuzzicare un po' IsidoroKZ, non un consiglio su cosa usare.

Boiler

[Superfelix]

boiler
Ok ok..... ci mancherebbe. Grazie della visita, mi fa piacere che segui, vediamo dove si riesce ad arrivare. Al momento, oltre quello che pensavo. Se non fosse per i vostri interventi, in maggior modo quelli di Isidoro che non mancano mai, starei ancora ad accendere il fuoco con i bastoncini...
A presto!

[IsidoroKZ]

Ciao IsidoroKZ
si ho visto le tre tipologie di compensatori che possono realizzarsi con TL431

Queste sono i compensatori che si realizzano anche quando non c'e` l'isolamento galvanico. In particolare il tipo uno non e` praticamente mai usato, il tipo 2 lo si usa per tutti i convertitori in modo discontinuo e per i current mode (circa). Il tipo tre lo si usa per i convertitori in modo continuo, controllati in tensione. Con il 431 si fa "fatica" a fare i compensatori "puliti", viene fuori un mezzo accrocchio. Con un operazionale invece il compensatore viene bene.

Il tipo 1 è solo un integratore per un solo polo dominante.
Il tipo 2 è come il tipo 1 ma con uno zero in più..... un polo e uno zero.
Il tipo 3, invece, è un integratore ma con due poli e due zeri.

Il numero del tipo e` il numero di poli e quindi di condensatori nella rete di compensazione. Il tipo 1 e` praticamente un polo nell'origine (in realta` a pochi hertz) e uno zero all'infinito (in teoria). Tanto non viene usato.

Il tipo 2 ha due poli, uno nell'origine, che garantisce la precisione in continua, poi c'e` uno zero che viene posto sul polo dovuto al carico e al condensatore di uscita, e un secondo polo che viene messo a cancellare lo zero degli elettrolitici di uscita.
Il polo dovuto al carico e al condensatore di uscita NON e` detto che sia alla pulsazione ω=1/(RC)

Il tipo 3 ha tre poli, uno nell'origine per la precisione in continua, uno che cancella lo zero del condensatore di uscita, il terzo e` un polo di chiusura che lo si mette abbastanza dopo la frequenza di crossover, ma sotto la frequenza di switching per non fare entrare troppo rumore. Il tipo 3 ha anche due zeri reali che vengono messi uno in corrispondenza dei due poli complessi coniugati dell'LC, e l'altro un'ottava prima dei poli dell'LC. Anche qui, a seconda della topologia dello stadio di potenza, la pulsazione dei poli non e` detto che sia a ω=1/√(LC)

Nella mia situazione attuale di test con trafo di recupero "ultra sperimentale" dove, per assurdo, non è ancora presente induttore di uscita, potrebbe bastare anche "eventualmente" un compensatore di tipo 2...

Se non metti l'induttore il controllo della tensione di uscita va a pallino perche' il condensatore di uscita si carica sui picchi della tensione di secondario, mentre per regolare serve che si carichi sul valore medio. Ci si ritrova con le induttanze parassite del trasformatore che fanno casino perche' troppo piccole.

Per chiudere l'anello di retroazione bisogna conoscere la funzione di trasferimento della parte di potenza, poi ovviamente la logica e` del tipo "se la tensione e` troppo alta riduco il duty cycle", ma se non si progetta correttamente la retroazione, il sistema diventa instabile. E qualche volta e` instabile anche se si progetta bene la retroazione, perche' ci si dimentica di qualche effetto (capitato a me di recente e ci sono rimasto molto male quando ho visto il mio buck oscillare!)

Una osservazione da un messaggio precedente. La differenza fra un comparatore e un op amp non e` lo stadio di uscita open collector o totem pole. Il 431 ha dentro un operazionale ma ha uscita open collector!

La differenza e` che un comparatore e` fatto per lavorare ad anello aperto o con retroazione positiva e commutare velocemente. Se lo si usa come amplificatore, con retroazione negativa, e` instabile ed oscilla. Invece un operazionale e` fatto per lavorare con retroazione negativa, dentro (il piu` delle volte) ha un condensatore di compensazione che lo rende stabile come amplificatore, ma si paga pegno perche' questo condensatore riduce di molto lo slew rate della tensione di uscita. Se si usa un amplificatore come comparatore, la sua uscita commuta da un livello all'altro con tempi biblici.

[Superfelix]

ok, grazie per la spiegazione puntuale e certosina IsidoroKZ

Il discorso operazionale / comparatore mi sembra di capire, quindi, che l'operazionale è nato per lavorare con retroazione negativa ma a causa del condensatore interno è lento, anche se, molto stabile come ampli lineare. Quindi non può essere utilizzato come comparatore.
Il comparatore, invece, non avendo C di compenszione è più veloce e lavora con retroazione positiva, se viene usato però come opamp con retroazione negativa, diventa instabile e potrebbe oscillare.

Ho visto su datasheet National Semiconductor operazionali che non hanno C compensazione interno ma va dimensionato esternamente e potrebbe essere utile per dimensionarlo con precisione trovando giusto compromesso tra stablità/velocità.

L'induttore, al momento non è presente perché l'accrocchio che ho fatto finora con il trafo di recupero era per vedere se tirava fuori qualche ampere, e conclamasse il funzionamento della sezione PWM+ buffer + mosfet. Sto rivedendo alcuni calcoli/formule per avvolgere l'induttore e il trasformatore specifico per questo progetto. L'induttore che avevo calcolato in precedenza mi veniva di valori molto più grandi per abbattere il ripple a 120 kHz dopo raddrizzamento doppia semionda positiva.
Rivedendo i conti, l'induttore verrebbe da 1mH 2A e la frequenza di risonanza è di 340 Hz tenendo conto dei condensatori uscita da 220 uF. Si otterrebbero diverse decine di dB di attenuazione, sempre se non sbaglio i conti...

Per quanto riguarda la funzione di trasferimento essendo un pushpull forward con filtro LC uscita, si potrebbe applicare la formula del buck???

[IsidoroKZ]

Quindi non può essere utilizzato come comparatore.

Puoi usarlo, ma l'uscita commuta lentamente fra i livelli alto e basso. Se devi accendere un led va bene, se devi andare su un circuito logico no, perche' non rispetti il tempo di transizione fra i livelli. A me e` capitato una volta di usare un pezzo di un 324 che avanzava per fare un oscillatore a frequenza di 1 Hz e poi andare su un circuito logico CMOS (erano due registri a scorrimento CD4015) e non funzionava niente perche' i fronti non erano abbastanza ripidi .

Ho visto su datasheet National Semiconductor operazionali che non hanno C compensazione interno ma va dimensionato esternamente e potrebbe essere utile per dimensionarlo con precisione trovando giusto compromesso tra stablità/velocità.

Si`, c'erano, sono componenti vecchi con condensatore di compensazione esterno. Se erano usati come amplificatori con guadagno elevato si metteva un condensatore piu` piccolo e lo slew rate aumentava. Non si usano piu`, costa troppo mettere un condensatore esterno, ora si trovano operazionali stabili e veloci. Al piu` si trovano ancora operazionali decompensati, che richiedono di essere usati con guadagno minimo maggiore di un dato valore, e sono piu` veloci dei corrispondenti stabili anche come inseguitori di tensione.

per abbattere il ripple a 120 kHz dopo raddrizzamento doppia semionda positiva.

Mi sono perso, sei andato da 15kHz a 120kHz. Direi che sarebbe opportuno fare pace con le diverse idee . Se vuoi fare qualcosa di tranquillo, fai 30kHz per i transistori e 60kHz per lo stadio dopo il raddrizzatore, che mi pare fosse la scelta iniziale.

Per quanto riguarda la funzione di trasferimento essendo un pushpull forward con filtro LC uscita, si potrebbe applicare la formula del buck???

Si`, il buck ha tanti discendenti, forward (e forward a due transistori), push-pull, mezzo ponte e ponte intero, e tutti con gli stessi poli e zeri del buck.
Nel buck controllato in voltage mode, i poli sono a frequenza fissa, lo zero e` a sinistra e queste proprieta` lo rendono facile da controllare. Rispetto al buck cambia il guadagno che nei derivati include anche il rapporto spire.

[EcoTan]

non funzionava niente perche' i fronti non erano abbastanza ripidi

Una cosa simile è capitata anche a me. Il bello è che, anche squadrando il clock con porte o inverter, lo shift continuava a dare i numeri del lotto (poi ho risolto con uno squadratore fatto con due transistor complementari).

[BrunoValente]

non funzionava niente perche' i fronti non erano abbastanza ripidi

Una cosa simile è capitata anche a me. Il bello è che, anche squadrando il clock con porte o inverter, lo shift continuava a dare i numeri del lotto (poi ho risolto con uno squadratore fatto con due transistor complementari).

La cosa non ha molto senso, sarebbe stato bello capirne la causa.