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[参考译文] UCD3138HSFBEVM-029:基于 UCD3138的开关电源的输入阶跃问题

Guru**** 2558250 points
Other Parts Discussed in Thread: UCD3138

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/746023/ucd3138hsfbevm-029-input-step-problem-with-switching-power-supply-based-on-ucd3138

器件型号:UCD3138HSFBEVM-029
主题中讨论的其他器件:UCD3138

你好
我测试了贵公司的 UCD3138全桥硬开关开发板、并根据您的开发板设计了200W 开关电源原型。
我测试了您的开发板和原型的输入阶跃波形。 下图是我们原型的输入阶跃波形。

如上图所示、当输入电压从20V 跃升至30V 时、输出电压将上升至2.5V、恢复时间接近500us。

下图更改了时间线并展开了波形。

发现 UCD3138的占空比 D 在输入电压转换的50us 内保持恒定、并且不会随着输入电压的增加而降低。

50us 后、占空比 D 逐渐减小、输出电压逐渐返回到目标值。

我再次测试了您的开发板、负载跳转约为500mV、恢复时间更短。
我对此非常困惑。
原型的开关频率为200kHz、这是每5us 更新一次的占空比。 该原型仅使用输出电压反馈控制、不包含输入电压的前馈控制。
我怀疑您的开发板应启用输入电压前馈功能、因此对输入电压的响应将会更快。
不过,我仍然很困惑。

虽然我没有启用输入电压前馈、只使用输出电压反馈控制、但为什么在输入转换延迟为50us 后进行反馈调整?

原型的开关周期为5us、即有10个周期的延迟。

本手册将 UCD3138的 PID 链路介绍为模拟电路。 初始配置完成后、可以独立运行。

为什么仅启用输出电压反馈控制的 PID 链路延迟50us? 而不是实时控制、也就是说、在开关周期为5us 后、开始调节?

UCD3138为了调整输入阶跃、是否需要启用电压前馈功能、否则无法快速控制?

谢谢你

ZJYL

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    一位专家将很快回来。
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    我们的评估模块中实施的电压前馈非常适合您。
    这当然有助于最大限度地缩短对线路变化的响应时间。

    UCD3138中的 PID 滤波器的计算仅需500nS
    如果您对电压输入(线路)瞬态的响应看起来是隐性的。
    请确保您的样本触发器在周期结束前处于500ns。 此外、请确保针对功率级的补偿调整滤波器系数、该补偿可能与我们 EVM 中的补偿不同。 希望这有道理。
    此致、

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    感谢你的建议。

    我之前已经根据原型调整了 PID 系数、带宽大约为10kHz、比原型的带宽大一点、如下所示。

    我认为我调节的 PID 系数仍然非常合适。

    您说过"请确保您的采样触发器在周期结束前位于500ns。"、如何确定采样触发器在周期结束前是否为500ns? 我不理解、请告知。

    谢谢你

    ZJYL

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    对不起、您说过"确保采样触发器在周期结束前为500ns"、是要确保 PID 计算时间足够? 由于每次 PID 计算都需要500ns、这将确保每个开关周期都有一个新的计算 PID 值、对吧?
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    正确、

    DpwmxRegs.DPWMSAMPTRIG1.all 的值 必须在周期结束前至少设置500nS、以确保 PID 计算时间足够。

    如果设置正确、您应该会看到尝试在几个开关周期内校正输出电压、具体取决于您的环路带宽。

    如果您希望在一个或两个开关周期内进行校正、则需要实施输入电压前馈机制。

    此致、

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    大家好、我检查了源代码。
    Dpwm0Regs.DPWMSAMPTRIG1.ALL =(PMBus_DCDC_CONFIG[0].PERIOD)- 6240;
    其中 PMBus_DCDC_CONFIG[0].PERIOD=20000与源代码一致。 我的原型的开关频率也是200kHz。 因此触发时间大约为5us*6240/20000=1.56us,这对于 PID 计算出的0.5us 是足够的。
    我没有添加电压前馈、只需使用输出电压反馈、10kHz 的带宽可能不够大、导致50us、延迟近10个开关周期。
    我想我应该添加电压前馈以查看效果。
    谢谢你
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    我心中一直有疑问。
    我之前做过一些模拟电源、带宽约为10kHz、只有纯电压控制、不会产生50us 的大延迟来控制输入阶跃。
    UCD3138的 PID 是一个模拟电路、每次的计算不超过0.5us。
    UCD3138为何可以在开始控制输入阶跃之前延迟50us?
    这50us 延迟是如何产生的?
    在此50us 内、开关电源以开环状态工作、这将导致较大的输出电压偏差。
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    如果您认为输出变化较大、则可以调整 PID LOOP2的 KP。 此外、在您的测试代码中启用了双检查输入电压正向。
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    我们可以帮助您更快地实现补偿环路。 但您的输出中可能会有更多纹波。
    那么您可以使用过采样来减少纹波。

    您需要遵循上述要求、或实施输入电压前馈。

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    你好。
    您是说"调整 PID LOOP2的 KP "是指添加电压前馈吗? 并增大输入电压前馈的 KP 值、我可以更快地响应输入阶跃、对吧?
    您是指"启用双检查输入电压前移"是指启动时的"单帧"功能吗?
    谢谢你。
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    你好。
    "帮助我使您的薪酬环路更快"是什么意思? 你可以如何帮助我?
    如果我告诉过您我的原型的一些参数、您是否帮助我设计了一个更宽的带宽 PID 系数?
    我对您所说的"使用过采样来减少纹波"非常感兴趣。 原型的输出纹波高达150mV、我希望将其降至50mV、但由于尺寸限制、我无法增大输出电容。
    抱歉、如何启用过采样? 是否有相应的应用文档供参考?
    谢谢。
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    请查看寄存器 DPWMCTRL2中的 sample_trig_oversample 位字段:

    位5-4:SAMPLE_TRIG1_过 采样–针对采样的过采样选择

    触发1

    00 =在 PWM 采样触发寄存器值处触发一个 EADC 采样

    (默认值)

    01 =在 PWM 采样触发寄存器的值和上触发一个 EADC 采样

    PWM 采样触发寄存器值除以2

    10 =在 PWM 采样触发寄存器值、在时触发一个 EADC 采样

    PWM 采样触发寄存器的值除以2、在 PWM 采样触发时

    寄存器值除以4

    11 =在 PWM 采样触发寄存器值、在时触发一个 EADC 采样

    PWM 采样触发时、将 PWM 采样触发寄存器的值除以2

    寄存器值除以4、在 PWM 采样触发时的寄存器值

    除以8

    如果您将该位字段的值设置为3、则在开关周期中将有8个样本。

    此外、通过使用 EADCCTRL 寄存器中的以下位域:

    位3:SCFE_GAIN_FILTER_SEL–开关电容噪声滤波器使能

    0 =禁用开关电容噪声滤波器

    1 =启用开关电容噪声滤波器(默认)

    位2:SCFE_CLK_DIV_2–开关电容前端时钟分频器选择

    0 =开关电容时钟除以1 (默认值)

    1 =开关电容时钟除以2

    您可以使 EADC 运行得更快。 当然、您的 PID 系数起着关键作用。

    此致、