Przetwornica Buck sterowana metodą napięciową - dobór transmitancji analogowego układu sterowania

• Autorzy: Kaczmarek J.
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono sposób kształtowania analogowej transmitancji układu sterowania HS dla przetwornicy Buck sterowanej metodą napięciową w trybie CCM (Continuous Conduction Mode). Proponowany sposób kształtowania transmitancji HS zapewnia skuteczne tłumienie wpływu zmiany obciążenia przetwornicy na napięcie wyjściowe przetwornicy. Dobór parametrów transmitancji HS oraz badanie stabilności układu z zamkniętą pętlą sprzężenia zwrotnego przeprowadzono w dziedzinie częstotliwości za pomocą wykresów Bodego. Na wybranych przykładach pokazano wpływ rozmieszczenia zer i biegunów funkcji transmitancji HS na pracę przetwornicy.

EN

The article presents a method of shaping the transfer function HS of the analog control circuit for Buck converter in voltage control mode. Buck converter is operating in continuous conduction mode. The proposed method of shaping HS provides an effective damping of load changes to the output voltage of the Buck converter. Parameters of HS transmittance were chosen in frequency domain using Bode diagrams. Stability of close loop system was tested by using Bode diagrams of open loop transmittance.

Słowa kluczowe

PL

BUCK; metoda napięciowa; obciążenie przetwornicy; analogowy układ sterowania; sprzężenie zwrotne

EN

Buck; voltage mode; load converter; analog control circuit; feedback

• Wydawca: Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Koszalińskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Wydziału Elektroniki i Informatyki Politechniki Koszalińskiej
• Rocznik: 2016
• Tom: Nr 10
• Strony: 95--118
• Opis fizyczny: Bibliogr. 41 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Kaczmarek J.

• Wydział Elektroniki i Informatyki, Politechnika Koszalińska

Bibliografia

• 1. L. Ibarra, H. Bastida, P. Ponce, i A. Molina, „Robust control for buck voltage converter under resistive and inductive varying load”, w 2016 13th International Conference on Power Electronics (CIEP), 2016, ss. 126–131.
• 2. K. Sato, T. Sato, i M. Sonehara, „Transient response improvement of digitally controlled buck-type dc-dc converter with feedforward compensator”, w 2015 IEEE International Telecommunications Energy Conference (INTELEC), 2015, ss. 1–5.
• 3. U. Nasir, Z. Iqbal, M. T. Rasheed, i M. K. Bodla, „Voltage mode controlled buck converter under input voltage variations”, w 2015 IEEE 15th International Conference on Environment and Electrical Engineering (EEEIC), 2015, ss. 986–991.
• 4. S. Seshagiri, E. Block, I. Larrea, i L. Soares, „Optimal PID design for voltage mode control of DC-DC buck converters”, w 2016 Indian Control Conference (ICC), 2016, ss. 99–104.
• 5. W. Janke, „Equivalent circuits for averaged description of DC-DC switch-mode power converters based on separation of variables approach”, Bull. Polish Acad. Sci. Tech. Sci., t. 61, nr 3, ss. 711–723, sty. 2013.
• 6. R. Miftakhutdinov, „Designing for Small-Size, High-Frequency Applications Using TPS546xx DC / DC Converters”, Texas Instruments Application Report SLVA107. 2001.
• 7. B. D. Mitchell i B. Mammano, „Designing Stable Control Loops”, Texas Instruments. 2002.
• 8. M. Qiao, P. Parto, i R. Amirani, „Application Note AN-1043 Stabilize the Buck Converter with Transconductance Amplifier”, International Rectifier. 2002.
• 9. R. W. Erickson, Fundamentals of power electronics, 2nd ed. Norwell Mass.: Kluwer Academic Publishers, 2001.
• 10. M. Kazimierczuk, Pulse-width modulated DC-DC power converters, First Edit. A John Wiley and Sons, Ltd, Publication, 2008.
• 11. W. H. Lei i T. K. Man, „AND8143/D A General Approach for Optimizing Dynamic Response for Buck Converter”, ON Semiconductor. 2004.
• 12. W. Janke, M. Bączek, i M. Walczak, „Output characteristics of step-down (Buck) power converter”, Bull. Polish Acad. Sci. Tech. Sci., t. 60, nr 4, ss. 751–755, sty. 2012.
• 13. W. Janke, „Averaged models of pulse-modulated DC-DC power converters. Part II. Models based on the separation of variables”, Arch. Electr. Eng., t. 61, nr 4, ss. 633–654, sty. 2012.
• 14. W. Janke, „The extension of small signal model of switching DC-DC power converters”, XII Symp. PPEEm, 2007.
• 15. W. Janke, „Averaged models of pulse-modulated DC-DC power converters. Part I. Discussion of standard methods”, Archives of Electrical Engineering, t. 61, nr 4. ss. 609–631, 01-sty-2012.
• 16. W. Janke, Impulsowe Przetwornice Napięcia Stałego. Koszalin: Politechnika Koszalińska, 2014.
• 17. D. Mattingly, „Designing Stable Compensation Networks for Single Phase Voltage Mode Buck Rregulators”, Intersil. 2003.
• 18. R. Miftakhutdinov, „Compensating DC / DC Converters with Ceramic Output Capacitors”, Texas Instruments. 2005.
• 19. Texas Insturments, „SLVP101,SLVP102, and SLVP103 Buck Converter Design Using the TL5001”, Texas Instruments. 1998.
• 20. STMicroelectronics, „L5981”, STMicroelectronics Datasheet. STMicroelectronics, 2009.
• 21. T. Siew-Chong, Y. M. Lai, i M. K. H. Cheung, „An adaptive sliding mode controller for buck converter in continuous conduction mode”, Ninet. Annu. IEEE Appl. Power Electron. Conf. Expo. 2004. APEC ’04., ss. 1395–1400.
• 22. L. Guo, J. Y. Hung, i R. M. Nelms, „Digital controller design for buck and boost converters using root locus techniques”, w IECON’03. 29th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, 2003, ss. 1864–1869.
• 23. A. Prodić, D. Maksimović, i R. W. Erickson, „Design and implementation of a digital PWM controller for a high-frequency switching DC-DC power converter”, w IECON’01. 27th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, 2001, t. 2, ss. 893–898.
• 24. S. Choudhury, „Designing a TMS320F280x based digitally controlled dc-dc switching power supply”, Texas Instruments Application Report SPRAAB3. 2005.
• 25. International Rectifier, „IR3637SPBF - 1 % Accurate Synchronous PWM Controller. Data Sheet No. PD94713”, Internationl Rectifier. ss. 1–21, 2005.
• 26. Texas Insturments, „SLVP088 20 V to 40 V Adjustable Boost Converter Evaluation Module User ’ s Guide”, Texas Instruments. 1997.
• 27. M. M. Peretz i S. Ben-Yaakov, „Time-Domain Design of Digital Compensators for PWM DC-DC Converters”, IEEE Trans. Power Electron., t. 27, nr 1, ss. 284–293, sty. 2012.
• 28. W. Janke, M. Walczak, i M. Bączek, „Charakterystyki wejściowe i wyjściowe przetwornic napięcia BUCK i BOOST z uwzględnieniem rezystancji pasożytniczych”, Przegląd Elektrotechniczny, ss. 291–294, 2012.
• 29. W. Janke, M. Bączek, i M. Walczak, „Output characteristics of step-down ( Buck ) power converter”, t. 60, nr 4, ss. 1–5, 2012.
• 30. S. W. Lee, „Demystifying Type II and Type III Compensators Using Op- Amp and OTA for DC / DC Converters”, nr July, ss. 1–16, 2014.
• 31. Texas Insturments, „PTD08A015W”, Texas Instruments. 2010.
• 32. Texas Insturments, „PTD08A020W”, Texas Instruments. 2010.
• 33. P. A. Amir M. Rahimi, Parviz Parto, „Application Note AN-1162”. ss. 1–36.
• 34. Intersil, „Digital-DCTM Control Loop Compensation - AN2016.0”, Intersil. ss. 1– 10, 2009.
• 35. S. Raghunath, „Digital Loop Exemplified”, Texas Instruments Application Report, nr December. Texas Instruments, ss. 1–20, 2011.
• 36. T. Takayama i D. Maksimović, „Digitally controlled 10 MHz monolithic buck converter”, 2006 IEEE Work. Comput. Power Electron., ss. 154–158, 2006.
• 37. Intersil, „ISL6580”, Intersil, nr September. 2003.
• 38. R. Redl, B. P. Erisman, i Z. Zansky, „Optimizing the load transient response of the buck converter”, APEC ’98 Thirteen. Annu. Appl. Power Electron. Conf. Expo., ss. 170–176, 1998.
• 39. M. Hagen i V. Yousefzadeh, „Applying Digital Technology to PWM Control-Loop Designs”, Power Supply Design Seminar - SEM1800. Texas Instruments, s. 7.1-7.28, 2009.
• 40. B. Prakash i S. Prakash, „Analysis of High DC Bus Voltage Stress in the Design of Single Stage Single Switch Switch Mode Rectifier”, Proc. IEEE Int. Symp. Ind. Electron. 2005. ISIE 2005., ss. 505–512, 2005.
• 41. B. Bryant i M. K. Kazimierczuk, „Voltage-Loop Power-Stage Transfer Functions With MOSFET Delay for Boost PWM Converter Operating in CCM”, t. 54, nr 1, ss. 347–353, 2007.