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[参考译文] LM5122:手动波德图:可能与频率和 rad/s 混频? 输出 LC 滤波器在 TF 中的什么位置? 整流器纹波的前馈? 浮动接地层的额外风险?

Guru**** 2539500 points
Other Parts Discussed in Thread: LM5122

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/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1159526/lm5122-bode-plot-in-manual-possible-mixup-with-frequency-and-rad-s-where-does-an-output-lc-filter-come-in-the-tf-feedforward-of-rectifier-ripple-additional-risk-of-floating-ground-plane

器件型号:LM5122

你(们)好

对于此应用(水涡轮机)、我尝试将三相48V 交流 PMSG 的能量转换为稳定的80V 输出、并将纹波降至现成的太阳能并网逆变器(最大输入电压600Vdc)。 三相功率首先被整流、通过一些电容器、并由 lm5122将其升压至稳定输出。 输入电压可介于20V 和65V 直流之间、 功率范围高达500W。 我有多个不同性质的问题、因此如果您认为我应该将它们拆分、请告诉我。

  1. 我重构了手动给出的传递函数、但我得到了不同的波特图。 我的频率比手册中的频率大约2*pi。 手动频率是否不是以 Hz 为单位的频率、而是以 rad/s 为单位?
  2. 本手册中 TF 的编译有点过于精简、我无法自行修改、因此下面是一些修改、我想进行仿真:
    1. 在输出端、每个电容器具有8个10uF 陶瓷电容器和8个100uF 电容器、阻抗为0.17 Ω@ 100kHz
    2. 我目前已添加了一个额外的 LC 滤波器、但我不知道如何在传递函数中添加此滤波器。 LC 滤波器在4个4700uF 电容器中进行组合、其中 tan (delta)=0.2 @ 120Hz、环形电感器为560uH。 如何将此 LC 滤波器添加到传递函数中? 这肯定会大大减少我的带宽、但需要补偿的市长纹波是最大  ~70Hz 的整流器纹波、因此我想这不是一个大问题。
    3. 因为我在输入中有纹波、它的振幅很高、频率很低。 是否可以将该纹波前馈到 COMP 引脚? 我看到有一篇关于这一原则的论文: https://www.semanticscholar.org/paper/Feedforward-ripple-cancellation-for-a-full-bridge-Jackson-Leeb/2dd41c749d90e4a470947afcdb78d2d58b18152e 。 我已经有一个纹波提取滤波器、但它在低转速(50Hz 噪声占主导地位)期间不是那么可靠、但当转速(=电压)过低时、我们可以通过 UVLO 来解决这一问题。  这可能会增加太多的复杂性?
  3. 因此、对于500W 功率、该设置应该正常。 当我研究发电机的更大功率范围时、我发现 PMSG 的输出电压不可避免地升高、因此 LM5122也是如此。 下一种类型的发电机将是150Vac (203VDC)、功率高达1kW。 有什么想法比转化这种力量更适合遵循哪种策略/芯片? 我想、对于现有的 TI 产品系列而言、控制高开关将是一个问题、那么、它将会是一个非同步转换器吗?
  4. 当升压转换器打开的 PCB 接地时、光伏逆变器不喜欢它。 它会在逆变器中产生误差、如果这大约是太阳能电池板损坏的导线、这就很有意义。 首先、我断开了 PCB 的接地端与接地端的连接。 在操作过程中、我看到我的地面速度相当快 、与地球相差-200V。 这对我来说并不安全、因此为了找到"中间"的方法、我在接地端和 PCB 接地端之间连接了一个1k 欧姆的电阻器。 我不关心电阻器的功率、因为这个浮动电压应该只具有低功耗。 现在、该电阻器烧坏的速度很快。 现在、我让接地层浮动:除了 将计算机通过线缆连接到 PCB 的控制器并通过 USB 将200V 电压吹至接地 PC 之外 、这是否会带来更多风险?
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    您好、Bram、

    让我逐一回答您的问题。

    1.您能给我指一下您所参考的手册吗?最好是您观察到的公式?

    2A。 您在这里有什么问题? 我的一阶估算是添加电容、并采用大约最低的阻抗作为总阻抗、但据我所知、一些电容器制造商在这里提供了有关多个电容器并联时总电容和阻抗的良好材料。

    2b. 您是否在器件的反馈连接之前或之后添加了 LC 滤波器? 如果它位于反馈连接后、您不会将其添加到传递函数中。

    2c. 这取决于您对输出纹波和转换器设计的需求。 我想知道在输入侧使用2b 中提到的 LC 滤波器而不是在输出侧使用它是否更有意义?  

    3.我希望您随后调节到高于最大输入电压的输出电压。 可能可以选择升压 PFC。 请在此处查看我们具有交流输入的参考设计: TI 参考设计库 

    4.我想知道升压转换器低压线路与光伏逆变器的连接是否有问题。 通常、对于任何器件、它只关心与其自身 GND 引脚的电压差、而不考虑系统中的任何其他差异。 但我预计某些连接会出现问题、因为光伏逆变器基准与接地之间通常不应有-200V 的差值。

    此致、
    Brigitte

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    您好、Brigitte

    感谢您的快速响应!

    1. 我所指的手册是 LM5122的手册: https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm5122.pdf?ts=1665403122068& 。 我复制了 p36 (典型应用)上给出的情况。 P43上的图47有一个波特图。 在这里、我认为 x 轴频率不应是 Hz、而应是 rad/s  
      1. 部分"a"实际上不是一个问题、而是 更多的背景 信息。  因为我没有注意在反馈信号之前放置电容器。 在功能方框图(手册的 p12)中、它们还将输出电容器放置在反馈后面。 此外、Webench 原理图还将反馈直接放置在开关后面、输出电容器之前。  第35页的图40 (典型应用)、它们确实将反馈放置在输出电容器后面。
      2. 有关 P28上 ESR 零点和 ESR 极点的全面前移涉及低 ESR 电容和"更高"的 ESR 电容。 因此、我 的结论是 、LC 滤波器会影响反馈信号。 因此、要确保:反馈信号必须来自输出电容器的后面?  或者、这仅在涉及电感器时很重要吗?
      3. 将 LC 滤波  器放置在前面比前馈选项更简单、更简单。 最终的 LC 滤波器可能需要保持:允许的输出纹波不是完全已知的、因为逆变器专为仅具有低频纹波的太阳能电池板而设计。 因此、我  将在试验和错误的基础上对 LC 滤波器进行尺寸标注
    2.  是的、由于逆变器的输入电压可以达到600Vdc、因此输出将始终高于输入。 PFC 控制器确实是一个不错的选择、谢谢!
    3. 是的、这看起来也有点像我、我必须研究一下、但现在我知道了  
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    您好、Bram、

    该环路响应在 EVM 上测量、以 Hz 为单位。 它似乎略低于计划的5.3kHz、但由于在一阶计算中并不考虑所有寄生分量和元件变化、我认为这是可以的。

    2A。 在实际设计中、必须将反馈节点放置在输出电容器的中间或输出电容器的后面。 在图中、这通常是通过更易于绘制的方式来完成的。 我不喜欢这种方法、但有时它会使原理图更易于阅读。 不过、您应该始终在功率级和反馈节点之间将输出电容器用作滤波器。 如果您不这样做、反馈中会注入大量噪声、这会导致转换器调节错误、振荡甚至损坏。

    2b. 见上文

    2c. 如果您在 LC 滤波器之前将反馈连接到 IC、则它对调节没有太大影响。 如果您将反馈节点放置在 LC 滤波器后面、则需要格外小心、因为在理论上、相互后面有2个 LC 滤波器、则会创建一个振荡器。 这意味着、您需要使转换器和 LC 滤波器的 LC 组合的频率在输出端保持远距离、至少需要一个十倍频、更好地使转换器稳定。 如果不是绝对需要在输出端具有非常精确的直流电平、那么我建议将 LC 滤波器放置在反馈节点后面。

    此致、
    Brigitte

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    您好、Brigitte

    再次感谢您的回答!

    很 抱歉、我在波特图中发现了一些错误。 我 对2*PI 有点草率,不知道为什么我不能早点找到它:  

    这些 PFC 升压转换器实际上比我当前的解决方案要好得多。  如果我理解正确、那么常规升压转换器的最大区别是 PFC 的电流是根据电压消耗的、对吧?  

    4、我的回答不完整:我知道我必须看一下这个、但现在我知道我可以继续。  

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    您好、Bram、

    感谢您的反馈。 您可以解决该问题。

    PFC 表示功率因数校正。 对于高功率系统、不允许它们消耗相位电流、也不允许仅消耗电网中的峰值电流。 因此、考虑应提供直流负载的正弦波信号。 首先、二极管电桥用于使负极部分翻转到正极侧。 然后、通常使用电容器来稳定电压、但这意味着只有当电容器上的电压低于输入电压时才会消耗电流、而在最高电压下、输入电压将只是一个非常短的峰值。 PFC 器件确保此电流需要分布在全正弦波上、因此消耗的电流与输入电压的相位和形状一致。 低功耗模式使用 DCM 模式、高功耗模式使用 CCM 模式(调节难度要大得多)。

    希望这个简短的描述能有所帮助。 如果您需要详细的帮助、请从有关 PFC 器件的特定问题开始新的主题、因为我对这些器件的了解极其有限。

    此致、
    Brigitte