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[参考译文] BOOSTXL-BUCKCONV 评估套件中的电感器电流延迟

Guru**** 657500 points
Other Parts Discussed in Thread: OPA353
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/microcontrollers/c2000-microcontrollers-group/c2000/f/c2000-microcontrollers-forum/968674/inductor-current-delay-in-boostxl-buckconv-eval-kit

器件型号:BOOSTXL-BUCKCONV
主题中讨论的其他器件:OPA353

我将此 BOOSTXL-BUCKCONV 作为设置、使用 Lanchpad F28379D。

硬件设置:
- 200kHz PWM 频率
-用于感应电流的 ILFB (电感器电流反馈,未滤波)引脚:H2[9]
- VoutFB (输出电压反馈)引脚编号:H2[7]
-使用具有升压计数器模式的恒定20% PWM 占空比并在" PWM 中间"触发 ADC 转换启动(计数器等于周期)
- ADC 转换结束用于触发控制器算法
-仅静态负载(RL = 7.5欧姆、有源负载关闭)

问题:在20% PWM 恒定占空比下
仅使用单个 MOSFET:(仅开关1、开关2关断)

- 我们期望电感器电流(三角波)与 PWM 导通时间同步。 但我们看到616ns 延迟(PWM 导通转换和电感器电流开始上升之间)

使用了两个 MOSFET:
- 上述延迟为856ns 延迟(PWM 导通转换和电感器电流开始上升之间)

当我们继续增加 PWM 占空比时、上述延迟会减小。 例如:对于30%的占空比、单个 MOSFET 的延迟约为312ns。


问题:

  1. 我们看到这种明显延迟的原因。 根据数据表、PWM 栅极驱动器和 MOSFET 的贡献约 为82ns。
  2. 为什么该延迟随 PWM 导通时间而变化?
  3. 可以使用单个 MOSFET、也可以始终使用两个 MOSFET (第二个是互补的)
  4. 此外、我们还可以看到、此延迟随启用和禁用的活动负载而变化。 在启用有源负载(有效 RL = 1.5789 Ω)的情况下、上述延迟会降低。
  5. 电感器电流不以线性方式增加的原因、了解这一点对于感应正确的平均电流非常重要。
  6. 此外、正如我们从图像中看到的、PWM 导通时间为1us、我们希望电感器电流上升1us、而硬件中不会出现这种情况。 与 PWM 导通时间相比、电感器电流上升时间更短。

这些问题对我们来说很重要、因为我们尝试仅使用 PWM-ADC 同步而不使用任何 CMPSS (模拟感应)来读取平均电流。

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    [引用 user="Arun Kumar M S">我们为什么会看到这种严重的延迟。 从数据表中可以看出、PWM 栅极驱动器和 MOSFET 的贡献约 为82ns。[/quot]

    我建议在观察 ILFB 时捕获 Vout (或 VoutFB-1)。  流经电感器的电流还取决于电感器上的电压电势、这在您的观察结果中是未知的。

    [引述 USER="Arun Kumar M S"]为什么此延迟与 PWM 导通时间相关?[/QUERPLECE]

    PWM 占空比会影响电感器上的电压电势。

    [引用 user="Arun Kumar M S"]可以使用单个 MOSFET、也可以始终使用两个 MOSFET (第二个是互补的)

    降压转换器通常采用 GND 的受控路径。  传统上使用的是二极管而不是 MOSFET。

    [引用 user="Arun Kumar M S">此外,我们还看到,此延迟随启用和禁用的活动负载而变化。 启用有源负载(有效 RL = 1.5789欧姆)后、上述延迟会降低。[/QUERP]

    RL 负载会影响电感器上的电压电势。

    [引用 user="Arun Kumar M S">为什么电感器电流不呈线性增长、这对于理解感应正确的平均电流非常重要。

    此外、正如我们从图像中看到的、PWM 导通时间为1us、我们希望电感器电流上升1us、而硬件中不会出现这种情况。 与 PWM 导通时间相比、电感器电流上升时间更短。[/quot]

    我怀疑电压可能是一个因素。

    [引用 USER="Arun Kumar M S"]这些问题对我们来说非常重要,因为我们尝试仅通过 PWM-ADC 同步而不是任何 CMPSS (模拟感应)来读取平均电流。[/QUERPLET]

    我个人的方法是定制 ILFB_AVG 路径上的 RC 滤波器、以消除电流纹波。

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     1、2和4这里是答复:

    当使用两个 MOSFET 时、我附加了 ILFB 和 Vout 的图像、以实现20%和30%的开环固定占空比。

    输出电压为20%- 1.76V

    输出电压为30%- 2.60V

     

    由于使用 DSO、我无法获得电感器上的压降。 但我猜 Vinductor = Vin -Vout、因为电流传感器电阻器上的其他压降很小、我忽略了这一点。

    Q1:为什么我们看到电感器电流上升时间延迟?

    Q2:为何延迟在20%和30%占空比下会发生变化? 您能否详细说明电感器上的压降为何会影响 PWM 导通和电感器电流上升之间的延迟?

    Q3:我们预计电感器上的导通周期压降也为1us。电感器上的电流也应增加1us、但从图中看、不会增加。 为什么会出现这种行为?

     

    3:我将同时使用两个 MOSFET

    5:我使用的是未滤波的 ILFB 瞬时电流、而不是 ILFB_AVG、因为 ILFB_AVG 会被严重滤波、延迟会更大。

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    [引用 USER="Arun Kumar M S"]当使用两个 MOSFET 时,我附加了 ILFB 和 Vout 的图像,以实现20%和30%的开环固定占空比。

    观察 Vout 与 ILFB 时、我建议交流耦合 Vout 信号并放大以仅关注交流纹波。

    [引用 user="Arun Kumar M S">我无法在电感器上获得压降、因为我使用的是 DSO。 但我猜 Vinductor = Vin -Vout、因为电流传感器电阻器上的其他压降很小、我忽略了这一点。[/quot]

    您可以单独探测电感器的两个端子、以查看组件上相对于 PWM 控制信号存在的电压。 在我的设置中、PWM-HI 置为高电平与电感器端子上出现的9V0之间的延迟可以忽略不计。

    [引述 USER="Arun Kumar M S"] Q1:我们为什么会看到电感器电流上升时间延迟?[/QUERES]

    请注意、用于电流感应放大器的 OPA353在该电路板上是单极的、这意味着它只能表示从9V0到 Vout 的正电流。  因此、负电感器电流将在 ILFB 上显示为零。

    您描述的"延迟"时间最有可能与在断续模式下运行的转换器相关、在此模式下、电感器电流在关断时间内可反向至负流。  在导通占空比期间、电感器电流将按预期从负值转换为正值、但使用 ILFB 感应放大器无法观察到转换的负值部分。

    [引述 USER="Arun Kumar M S"]Q2:为什么延迟在20%和30%的占空比上会有所不同? 您能否详细说明电感器上的压降为何会影响 PWM 导通和电感器电流上升之间的延迟?[/引述]

    不同的占空比将在不同的时间内对不同数量的能量进行充电和放电。  我假设您能够在 SPICE 仿真中再现您的观察结果、前提是您有此愿望。

    [引用 USER="Arun Kumar M S]Q3:我们预计电感器两端的导通周期压降也为1us。电感器两端的电流也应增加1us、但从图中看却不会增加。 为什么这种行为?

    最可能的解释是、电感器电流在整个导通时间内呈正趋势、但在使用 ILFB 的不连续模式下、您无法看到负电流。

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    感谢您的详细帮助。

    观察 Vout 与 ILFB 时、我建议交流耦合 Vout 信号并放大以仅关注交流纹波。

    >>在以20%占空比进行交流耦合时、Vout 上的纹波可以忽略不计。 有什么建议吗?

    您可以单独探测电感器的两个端子、以查看组件上相对于 PWM 控制信号存在的电压。 在我的设置中、PWM-HI 置为高电平与电感器端子上出现的9V0之间的延迟可以忽略不计。

    >>我们已经测量了从控制器到电感器输入端子的 PWMH 之间的延迟、即57ns。您能否提供确切的步骤来检查电感器上的电压? 根据您的推测、该下降会影响电感器电流上升(600 -800ns)中出现的延迟

    >> SPICE 检查更新:

    我们正在尝试使用 LT Spice 并创建原理图。 如果您有此评估板的任何原理图、请分享。 因为我们很难挑选合适的器件、因为我们是该工具的新用户。 主要很难找到确切的栅极驱动器和运算放大器。

    新问题:

    对于5V 输出、我们可以看到 ILFB 中几乎可以忽略的电流。 预期行为是在 Vout 增大时增大 ILFB 电流。 观察图像中的结果。

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    我在这里附加了图像、因为它们在我上次答复中没有正确上传。

    >>在以20%占空比进行交流耦合时、Vout 上的纹波可以忽略不计。 有什么建议吗?

    新问题:

    对于5V 输出、我们可以看到 ILFB 中几乎可以忽略的电流。 预期行为是在 Vout 增大时增大 ILFB 电流。 观察图像中的结果。

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    [引用 user="Arun Kumar M S">当观察 Vout 与 ILFB 时、我建议交流耦合 Vout 信号并放大以仅关注交流纹波。

    >>在以20%占空比进行交流耦合时、Vout 上的纹波可以忽略不计。 有什么建议吗?[/引述]

    建议在 Vout 上进行交流耦合的目的是通过观察 Vout 纹波来帮助推导电感电流。  它们应大致重合。  这是为了提供一些附加信息。  没有结论性意见。  ILFB 上的交流耦合可能没有那么有用。

    [引用 user="Arun Kumar M S">您可以单独探测电感器的两个端子、以查看组件上相对于 PWM 控制信号存在的电压。 在我的设置中、PWM-HI 置为高电平与电感器端子上出现的9V0之间的延迟可以忽略不计。

    >>我们已经测量了从控制器到电感器输入端子的 PWMH 之间的延迟、即57ns。您能否提供确切的步骤来检查电感器上的电压? 根据您的推测、该下降会影响电感器电流上升(600 -800ns)中出现的延迟[/引述]

    可以直接探测黄色箭头指示的电感器端子以测量其电压。  我要再次强调的是、ILFB 上没有表示负电感器电流。

    [引用 USER="Arun Kumar M S">>有关 SPICE 检查的更新:

    我们正在尝试使用 LT Spice 并创建原理图。 如果您有此评估板的任何原理图、请分享。 因为我们很难挑选合适的器件、因为我们是该工具的新用户。 主要是很难找到确切的栅极驱动器和运算放大器。

    此电路板没有要共享的 Spice 原理图。

    [引用 user="Arun Kumar M S">对于5V 输出、我们可以看到 ILFB 中的电流几乎可以忽略不计。 预期行为是在 Vout 增大时增大 ILFB 电流。 观察图像中的结果。[/quot]

    我假设在不连续导通模式下的负电感器电流纹波在5V 与3V 之间更差。  我建议尽可能将转换器保持在连续导通模式。

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    为了更加清晰、下面显示了负电感器电流可能看起来是什么样的: