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Sensing di corrente con media

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[131] Re: Sensing di corrente con media

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 18 mag 2012, 18:30

Prima modifica che suggerirei: abbassare le capacita` di un ordine di grandezza e alzare le resistenze di altrettanto.

Ho guardato il documento che hai citato che suggerisce di prendere R1 di qualche kiloohm. Io preferisco partire da C1 e non prenderlo troppo grande, da 100pF a 1nF. I condensatori troppo grandi possono rallentare il ritorno all'equilibrio quando il sistema satura e la corrente di uscita dell'operazionale e` limitata, come capita con i controllori integrati.
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[132] Re: Sensing di corrente con media

Messaggioda Foto UtenteRenzoDF » 18 mag 2012, 18:57

Beh davvero complimenti a tutti i partecipanti al Thread, =D> ... purtroppo me lo ero perso, e qui spero che "qualcuno" vada a raccogliere il Tutto in un Bell' Articolazzo :ok:
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[133] Re: Sensing di corrente con media

Messaggioda Foto UtenteDirtyDeeds » 18 mag 2012, 19:14

Questa è una discussione che vale almeno ten thousand bucks :mrgreen: =D>
It's a sin to write sin instead of \sin (Anonimo).
...'cos you know that cos ain't \cos, right?
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[134] Re: Sensing di corrente con media

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 18 mag 2012, 19:17

Non e` mica ancora finita! Aspetta che tiri fuori i metodi di misura del guadagno di anello :)
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[135] Re: Sensing di corrente con media

Messaggioda Foto UtenteSte75 » 24 mag 2012, 16:30

Ciao a tutti.
Ho fatto qualche modifica allo schema.

Infatti i due BJT di driver del PMOS erano un po' caldi... anche alla luce delle ultime modifiche.
Allora ho fatto un driver diverso, come vedete in questo nuovo schema:




Poi mi ero accorto che il circuito iniziava ad oscillare se la Vin saliva sopra i 14 V.
La risposta che mi sono dato è stata che aumentando Vin, aumenta il guadagno del modulatore PWM e rischio di alzare il diagramma di bode dell'anello facendo intersecare asse con pendenza -2.

Allora ho abbassato il guadangno diminuendo la reistenza che mi da il guadagno piatto del compensatore (era 1K l'ho messa a 500 ohm, vedi in rosso nello schema).
Non so se ho ragionato bene, sta di fatto che ora non ha più il problema.
Regolo bene da 10V a 16-17 volt !!!!

Altra cosa "bella": REGOLO DA NO LOAD , fino a quello per cui mi ero prefissato (circa 2.1W al carico). A vuoto la tensione di uscita non cambia di una virgola!!!! Troppo contento. Vado a lavorare a duty di meno del 10% e tutto funziona!!!!

In più il nuovo driver va molto bene, tutti i BJT e MOS sono "freddi".

Appena riesco prometto che catturo immagini con oscillo.

Il ripple di uscita del 100Hz del 12V è ANNULLATO (non c'è). Sul 6V c'è il ripple del 50kHz di 200mV. Non so se vi torna, conoscendo il Gloop che ci siamo prefissati...
Sarebbe bello poter simulare lo schema per ottenere il Gloop e vedere il 50kHz di quanti dB viene attenuato...

Banda: per ora non ho fatto nulla. Cosa posso fare?
L'unica cosa che mi è venuta in mente è guardare che cosa succede alla Vout passando da no load a pieno carico...e avere quindi una idea della risposta dell'anello...

Vi aggiorno...

Ciao
Stefano

PS: ringrazio tutti quelli che hanno commentato positivamente il lavoro... però io ringrazio tutti voi e EY perché senza questo strumento non avrei mai potuto scrivere un messaggio come questo con frasi come: "banda del guadagno d'anello", "compensatore", "risposta in frequenza della cella buck" ecc. ecc....
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[136] Re: Sensing di corrente con media

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 24 mag 2012, 21:47

Il passaggio da no load a full load va bene per avere le prestazioni, ma e` una variazione che fa passare il convertitore da CCM a DCM, e il modello dinamico cambia completamente.

Dovresti fare le misure di tempo di recupero (difficili da fare a causa del rumore) da full load al carico minimo che lo fa ancora stare in CCM. SI ottiene con una resistenza di carico sempre presente, piu` una seconda resistenza messa e tolta con un transistore e un generatore di segnale, poi si guarda con l'oscilloscopio il tipo e il tempo di recupero, ottenendo una idea della frequenza di crossover e del margine di fase.

Se aumenti la tensione di ingresso la banda del sistema si allarga e probabilmente il margine di fase scende, il contrario se abbassi la tensione di ingresso.

Questa e` una misura indiretta del guadagno di anello (frequenza di crossover e margine di fase, stimati alla meglio).

C'e` anche una misura diretta del guadagno di anello: per farla servono un operazionale, 4 resistenze uguali, un generatore di segnali sinusoidali che possa scendere di ampiezza a poche decine di millivolt (se non ce la fa non fa nulla, hanno inventato i partitori), un buon oscilloscopio e tanta pazienza.

Avverti quando hai recuperato il tutto che ti spiego come fare, cosi` puoi misurare il valore della frequenza di crossover e il margine di fase, ed eventualmente altri punti del guadagno di anello.
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[137] Re: Sensing di corrente con media

Messaggioda Foto UtenteEnChamade » 25 mag 2012, 11:59

Ciao. Aggiungo alcuni commenti a quanto già detto da Foto UtenteIsidoroKZ.

Ste75 ha scritto:Poi mi ero accorto che il circuito iniziava ad oscillare se la Vin saliva sopra i 14 V.
La risposta che mi sono dato è stata che aumentando Vin, aumenta il guadagno del modulatore PWM e rischio di alzare il diagramma di bode dell'anello facendo intersecare asse con pendenza -2.

Si, se alzi la tensione d'ingresso alzi tutto il guadagno d'anello abbasando così il margine di fase. Ma attenzione, non è il modulatore PWM che guadagna di più: lui, poverino, ha sempre un guadagno pari all'inverso dell'ampiezza del triangolo. Alzando la tensione d'ingresso stai invece modificando la funzione di trasferimento del buck.Il dimensionamento della compensazione dell'anello sarebbe da fare nel caso peggiore che, nel buck, coincide proprio con la tensione massima d'ingresso.

Ste75 ha scritto:Allora ho abbassato il guadangno diminuendo la reistenza che mi da il guadagno piatto del compensatore (era 1K l'ho messa a 500 ohm, vedi in rosso nello schema).
Non so se ho ragionato bene, sta di fatto che ora non ha più il problema.
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Il ragionamento è giusto, ma la modifica di quella resistenza porta anche una modifica di alcuni zeri e di alcuni poli. Per fare bene, però, sarebbe da ricalcolare la compensazione partendo dall'inizio e considerando il caso peggiore: solo in questo modo puoi avere un controllo preciso dell'anello che stai progettando e del suo margine di fase.

Ste75 ha scritto:Il ripple di uscita del 100Hz del 12 V è ANNULLATO (non c'è). Sul 6V c'è il ripple del 50kHz di 200mV. Non so se vi torna, conoscendo il Gloop che ci siamo prefissati...
Sarebbe bello poter simulare lo schema per ottenere il Gloop e vedere il 50kHz di quanti dB viene attenuato...

Che i 100Hz di ripple vengano assorbiti dal controllo di retroazione è corretto. Tuttavia i 50kHz sono ampiamente fuori banda dell'anello e non vengono quasi minimamente toccati dal controllo. Il ripple a 50kHz è determinato essenzialmente dalla capacità di uscita e, secondo i calcoli fatti nel post [48], l'abbiamo pensata per avere un ripple di 100mV. Sotto che condizioni di lavoro hai misurato il ripple di uscita?

Ste75 ha scritto:Banda: per ora non ho fatto nulla. Cosa posso fare?
L'unica cosa che mi è venuta in mente è guardare che cosa succede alla Vout passando da no load a pieno carico...e avere quindi una idea della risposta dell'anello...

IsidoroKZ ha scritto:Dovresti fare le misure di tempo di recupero (difficili da fare a causa del rumore) da full load al carico minimo che lo fa ancora stare in CCM. SI ottiene con una resistenza di carico sempre presente, piu` una seconda resistenza messa e tolta con un transistore e un generatore di segnale, poi si guarda con l'oscilloscopio il tipo e il tempo di recupero, ottenendo una idea della frequenza di crossover e del margine di fase.

Risposta al gradino sul riferimento: anche questa può essere una stima indiretta della frequenza di crossover, no?
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[138] Re: Sensing di corrente con media

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 25 mag 2012, 22:04

Si`, con compensatori di tipo2, non so con compensatori di tipo 3 perche' il guadagno asintotico non e` costante.
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[139] Re: Sensing di corrente con media

Messaggioda Foto UtenteSte75 » 28 mag 2012, 10:06

Ciao,
mi sto organizzando per catturare immagini con oscillo.

Intanto però sto facendo un po' di misure sul circuito ed è venuto fuori una cosa non molto chiara (almeno a me).

Prima di questo però rispondo ad un po' di questioni passate:

Ripple di uscita.
Nel dimensionamento avevamo calcolato il ripple (100mVpp) considerando:
- I out=350mA
- Freq switching 50kHz
- Cout= 5uF
- L=300uH

Il circuito che ho qui davanti a me ha (al momento) un carico di 366mA su 6V e frequenza di switching di 47kHz. Il Cout è da 4.7uF (Ceramico) e la Induttanza da 330uH.
Il ripple è di 200mVpp (sinusoidale) con frequenza di 47kHz.

Dovrei rifare i conti che avevamo fatto... ma potrtebbe essere visto che sto lo caricando un po' di più, il C è leggermente più piccolo e la frequenza è un pelo meno di 50kHz? E' vero anche che l'induttanza è da 330uH al posto di 300uH.

A parte questo, dicevo che è venuta fuori una cosa NON chiara.

In questo schema ho segnato in GIALLO i valori di tensione misurati..che però non sono chiari per me.



Il ciruito sta finzionando bene (almeno penso): la resistenza cerchiata in giallo (5k) è in verità un trimmer che decide la tensione di uscita. E' tarata per avere 6V in uscita.
Al variare della Vin e del carico (da vuoto a pieno carico), la Vout rimane stabile a 6V. Giuro che non sto barando... :D

Però mi aspettavo che le due tensioni sui pin invertente e non invertente del OPAMP che fa la compensazione, fossero "virtualmente uguali".... invece no (4.8V e 900mV) ?!?!?!?! :shock: :shock: :shock:
Non so che dire.... :? :oops: :roll:

Il fatto è che poi all'uscita del compensatore ho quei 4V che mi permettono di ottenere il giusto duty per avere 6V in uscita...

Non so... c'è qualcosa che non va? Posso fare qualche misura per capire?

Ciao
Stefano
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[140] Re: Sensing di corrente con media

Messaggioda Foto UtenteSte75 » 28 mag 2012, 14:20

Alt, alt ALT!
P A N I C O !!! :shock: :shock: :shock:

Ho beccato un grave errore, ma che ha scatenato un mega quesito.

Purtroppo nel realizzare il circuito ho commesso un errore (che non c'era nello schema). Ovvero ho invertito i pin del compensatore tra PIN invertente e NON invertente.

Sostanzialmente lo schema che stava andando era questo (ho fatto solo lo schema di principio, non è il vero schema realizzato che invece ho postato nei messaggi precedenti):




Il fatto è che, come ho più volte scritto, il circuito funzionava "bene". Solo una cosa mi aveva fatto accendere un campanello di allarme: la resistenza che sopra ho chiamato R2 (trimmer), doveva essere di circa 5K per avere in uscita 6V (partitore del 6V con la 5K e 1K5 per ottenere 9.1V /2), invece nel caso di pin invertiti, per regolare a 6V ho dovuto tararla ad un valore mooolto più basso.
E poi c'era il fatto che i due pin invertente e non invertente non erano virtualmente uguali, ma avevano quella differenza che ho scritto in qualche post fa.

Però il circuito fatto cosi (quindi sbagliato) aveva una caratteristica "strana", ma positiva.

Se per caso Vref variava (perché magari Vin salendo o scendendo fa aumentare o diminuire la tensione di zener oppure addirittura la Vin scendeva sotto la tensione di Zener, a questo punto la Vref non è nemmeno più clampata) la tensione in uscita la buck NON VARIAVA!!!!

Non so in che modo strano stava funzionando il circuito... sta di fatto che regolava benissimo.
Nonostante il variare di Vref l'uscita non si muoveva al decimo di volt!!!

Ora invece, che ho messo a posto il circuito realizzato, tutto è come da teoria:
i due ingressi del comparatore, si inseguono, la resistenza R2 devo metterla intorno a 5K.
PERO' ora al variare della Vin, la Vzener si muove di qualche mV e quindi anche l'uscita (6V) si muove di conseguenza...(passo da una Vin di 10V a 16V e Vout da 5.9V a 6.4V).
Ok, è giusto che sia cosi perché lo zener non è superpreciso e stabile, però la cosa che fa ridere è che era meglio prima...

Qualche idea su come lavorava prima il circuito?

Ciao
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