DC-DC Dönüştürücülerde Akım Kontrolü

[quarko]

Push-Pull topolojisinde bir DC-DC dönüştürücüsü üzerinde çalışıyorum. 100kHz anahtarlama frekansında, sadece voltage loop olacak şekilde gerilim kontrolünü PI kontrolcü ile güzel bir şekilde yapıyor.

Akım kontrolünüde eklemek istiyorum. Ama nasıl olması gerektiği konusunu kafamda tam oturtamıyorum. Aşağıdaki gibi gerilim kontrolü ile birlikte akım kontrolü içiçe mi olması gerekir. Neler tavsiye edersiniz ?

[power20]

Akım kontrolünden kasıt, akım sınırlama değil midir? Gnd hattına bağlanan ufak direnç üzerinden ölçülerek yapılır

[M.Salim GÜLLÜCE]

Öncelik sıralamasında akım öncelikli olacak şekilde geri besleme yapman gerekir.
Gerilim akım limitine takılmıyorsa geçerli olmalıdır.

Devreni digitalmi yoksa Analog mu tasarlamak istiyorsun.

[quarko]

Akım kontrolünden kasıt, akım sınırlama değil midir? Gnd hattına bağlanan ufak direnç üzerinden ölçülerek yapılır

Nominal akımın üstüne çıktığında, belirli bir miktar daha izin verip sonrasında, CC moda geçip akım sınırlama moduna geçmek gibi. GND hattına bağlanan küçük direnç ile değil, akım sensörüm ile akımı ölçüyorum zaten.

Öncelik sıralamasında akım öncelikli olacak şekilde geri besleme yapman gerekir.
Gerilim akım limitine takılmıyorsa geçerli olmalıdır.

Devreni digitalmi yoksa Analog mu tasarlamak istiyorsun.

Devrem dijital kontrollü hocam, analog değil. TMS320F28027 ile kullanıyorum bu projede. Yani şöyle mi olmalı. Akım değeri, limitin altında ise gerilim kontrolü olacak şekilde tek kontrol döngüsü. Akım değeri limiti aştığında ise yine tek kontrol döngüsü ama akım kontrollü..

Bu durumda iki ayrı kontrol döngüsü olacak ve çalışma esnasında akım değerine göre bu iki döngüden biri seçilecek.

[JOKERAS]

Nominal akımın üstüne çıktığında, belirli bir miktar daha izin verip sonrasında, CC moda geçip akım sınırlama moduna geçmek gibi. GND hattına bağlanan küçük direnç ile değil, akım sensörüm ile akımı ölçüyorum zaten.


Devrem dijital kontrollü hocam, analog değil. TMS320F28027 ile kullanıyorum bu projede. Yani şöyle mi olmalı. Akım değeri, limitin altında ise gerilim kontrolü olacak şekilde tek kontrol döngüsü. Akım değeri limiti aştığında ise yine tek kontrol döngüsü ama akım kontrollü..

Bu durumda iki ayrı kontrol döngüsü olacak ve çalışma esnasında akım değerine göre bu iki döngüden biri seçilecek.

quarko, bu yukarıda söylediğin mantık dışı.
Çünkü her iki yapı birbiriyle içi içe ve çok ilintili.
Böyle bir yöntem arayışının sebebi nedir?

[Erol YILMAZ]

CC-CV sık kullanılan bir metoddur.

Özellikle batarya şarj sistemlerinde karşımıza çıkar.

[JOKERAS]

CC-CV sık kullanılan bir metoddur.
Özellikle batarya şarj sistemlerinde karşımıza çıkar.

Hiç duymadım.
Bu Batarya Şarjı için özel bir şeymi?Yoksa Klasik DC/DC dönüştürücüleri de kapsayan bir şeymi?

[M_B]

CC/CV control circuit for battery charger.
Diye aratinca karsimiza cikiyor.

Constant Charge (CC)
Constant Voltage (CV)

[quarko]

quarko, bu yukarıda söylediğin mantık dışı.
Çünkü her iki yapı birbiriyle içi içe ve çok ilintili.
Böyle bir yöntem arayışının sebebi nedir?

Aslında ben bir yöntem aramıyorum. Bir dc-dc dönüştürücünün akım tepkisi nasıl olmalı. Bunun pratik karşılığını tecrübe etmiş birinden dinlemek istiyorum. Çünkü kontrol algoritmasını yazılıma aktarırken, kafamda bu meseleyi oturtmuş olmak istiyorum.

[quarko]

CC-CV sık kullanılan bir metoddur.

Özellikle batarya şarj sistemlerinde karşımıza çıkar.

Zaten şuan ben CV modda sistemi kontrol ediyorum. Her bir anahtarlama periyodunda PI kontrolcü çalışıyor. Bunu daha ileriye taşımak istersem, CC modda da çıkış kontrolü yapacak bir ayrı kontrol döngüm olduğunu varsayalım. Kontrol algoritması her koşturulduğunda akım değerine bakıp, hangi modda olduğuna(CC veya CV) karar belirleyip ona göre ilgili kontrol döngüsünü mü çalıştırmalı.

Yoksa içiçe gerilim ve akım kontrol kontrolü olacak şekilde iki tane PI kontrolcü her zaman mı çalışmalı. İlk mesajdaki çizdiğim kontrol blok diyagramındaki gibi. Yani dışta gerilim kontrolü, içteki döngüde akım kontrolü olacak şekilde.

[JOKERAS]

Aslında ben bir yöntem aramıyorum. Bir dc-dc dönüştürücünün akım tepkisi nasıl olmalı. Bunun pratik karşılığını tecrübe etmiş birinden dinlemek istiyorum. Çünkü kontrol algoritmasını yazılıma aktarırken, kafamda bu meseleyi oturtmuş olmak istiyorum.

guarko, Şarj olayını bilmiyorum ama Genel DC/DC convertör ile bir ara uğraşmıştım,bazı noktaları bildiğim kadarıyla anlatayım.
Daha öncede tartıştık ama bazı arkadaşlar öyle değil böyle değil dediler ama nasıl olduğunu anlatmadılar.

DC/DC Convertörler de Akım Modu Gerilim Modu diye iki yöntem var.Gerilim modu çok basit.

Gerilim Modu...

Basit bir şekilde anlatmak gerekirse bir Pot Düşünün,bu Pot ile PWM Duty oranını ayarladığınızı hayal edin.Çıkıştan çekeceğiniz yük PWM oranına ilintili bir gerilim olacaktır.
Bunu Arttırmak veya azaltmak için Pot ile PWM oranını elinizle ayarlarsınız.Ama Elimizle Potu çevirerek ayarlamak Anlık Çok hızlı durumlarda işe yaramayacaktır.
Bunun için AGC(Automatic Gain Control) yani PI ile Devreye çok hızlı bir şekilde yaptırırsak Doğal olarak Gerilimi istediğimiz Aralıkta sabit tutmuş oluruz.
Bu Açık çevrim.

Current Modu...

Current Mod işi karışık sayılabilecek bir iş.
Current Mod'ta Cycle By Cyle konrtol yöntemi kullanılır.
Bunun için Klasik PWM üretme yöntemleri işe yaramayacağı gibi,Devrenin özellikle Cycle Akım kontrol kısmı Analog olmak zorunda.

Akım Kontrol, Gerilim Kontrol V-Fb ile Akım I-Fb arasında Sample Hold yapısı olmak Zorunda.
V-Fb'den alacağın örnek ile Bağımsız Kapalı Çevrim PWM üretmek zorundasın.
Kapalı çevrim PWM Üretmek için SR FF yapısı olması gerekir.
Ve ayrıca One Shot yapısı ve belirlediğin Frekansta İğne Pulse üreten bir Yapı,Analog
Comparatör ve ayrıca Micro Amperlerle çalışabilecek bir Düzen kurmak icab ediyor.
Current mod Doğal olarak V-Fb ile ilintili olduğu için Çıkıştan ne çekerseniz çekin,
Hangi yükü bağlarsanız bağlayın Limitlerinin içindeyse onu otomatik olarak Kompanzne edecektir.
Ve ayrıca bunu Cycle bazında 1 Cycle gecimelik Hata ile yapacaktır.
Yük olduğunda veya olmadığında Geriliminiz Sabit,Akımınız ise Yük olamdığında minimum,Yük olduğunda da
Devrenizin Limiti ne o derecede Akımı basacaktır.

Çizdiğiniz şekil Doğru şekil, Ama I-Fb ile V-fb'den aldığınız referans arasına Sample Hold yapısnı yapmanız gerekir.Bunu yazılımla zor yaparsınız hız yetmez.
Diye düşünüyorum.Analog Donanım gerekir.
DC/DC Convertör Entegrelerinin Çoğu bu mantığı kullanıyor.

Haa siz Cycle bazında değil de Yine PI benzeri bir yapı ile bunu yapmayı düşünüyorsanız
O Akım kontrol olmayacak,Akım limit Aşımı olacak ve çok yavaş kalacak.Anlamı kalmayacak.
Şarj Cihazı için belki işe yarar,ama Yüksek akımlarda Devrenin Duman olması kaçınılmaz.

Önceden de böyle Konular olmuştu,öyle değil böyle değil diye beni Hacamat etmişlerdi bazzzzı arkadaşlar:)

Tecrübe ettiğim noktalar bunlar gerisini sen düşün olayı çöz quarko.
Bilmediğimiz yanlış olan noktaları da anlatırsın bize:)

[quarko]

guarko, Şarj olayını bilmiyorum ama Genel DC/DC convertör ile bir ara uğraşmıştım,bazı noktaları bildiğim kadarıyla anlatayım.
Daha öncede tartıştık ama bazı arkadaşlar öyle değil böyle değil dediler ama nasıl olduğunu anlatmadılar.

DC/DC Convertörler de Akım Modu Gerilim Modu diye iki yöntem var.Gerilim modu çok basit.

Gerilim Modu...

Basit bir şekilde anlatmak gerekirse bir Pot Düşünün,bu Pot ile PWM Duty oranını ayarladığınızı hayal edin.Çıkıştan çekeceğiniz yük PWM oranına ilintili bir gerilim olacaktır.
Bunu Arttırmak veya azaltmak için Pot ile PWM oranını elinizle ayarlarsınız.Ama Elimizle Potu çevirerek ayarlamak Anlık Çok hızlı durumlarda işe yaramayacaktır.
Bunun için AGC(Automatic Gain Control) yani PI ile Devreye çok hızlı bir şekilde yaptırırsak Doğal olarak Gerilimi istediğimiz Aralıkta sabit tutmuş oluruz.
Bu Açık çevrim.

Current Modu...

Current Mod işi karışık sayılabilecek bir iş.
Current Mod'ta Cycle By Cyle konrtol yöntemi kullanılır.
Bunun için Klasik PWM üretme yöntemleri işe yaramayacağı gibi,Devrenin özellikle Cycle Akım kontrol kısmı Analog olmak zorunda.

Akım Kontrol, Gerilim Kontrol V-Fb ile Akım I-Fb arasında Sample Hold yapısı olmak Zorunda.
V-Fb'den alacağın örnek ile Bağımsız Kapalı Çevrim PWM üretmek zorundasın.
Kapalı çevrim PWM Üretmek için SR FF yapısı olması gerekir.
Ve ayrıca One Shot yapısı ve belirlediğin Frekansta İğne Pulse üreten bir Yapı,Analog
Comparatör ve ayrıca Micro Amperlerle çalışabilecek bir Düzen kurmak icab ediyor.
Current mod Doğal olarak V-Fb ile ilintili olduğu için Çıkıştan ne çekerseniz çekin,
Hangi yükü bağlarsanız bağlayın Limitlerinin içindeyse onu otomatik olarak Kompanzne edecektir.
Ve ayrıca bunu Cycle bazında 1 Cycle gecimelik Hata ile yapacaktır.
Yük olduğunda veya olmadığında Geriliminiz Sabit,Akımınız ise Yük olamdığında minimum,Yük olduğunda da
Devrenizin Limiti ne o derecede Akımı basacaktır.

Çizdiğiniz şekil Doğru şekil, Ama I-Fb ile V-fb'den aldığınız referans arasına Sample Hold yapısnı yapmanız gerekir.Bunu yazılımla zor yaparsınız hız yetmez.
Diye düşünüyorum.Analog Donanım gerekir.
DC/DC Convertör Entegrelerinin Çoğu bu mantığı kullanıyor.

Haa siz Cycle bazında değil de Yine PI benzeri bir yapı ile bunu yapmayı düşünüyorsanız
O Akım kontrol olmayacak,Akım limit Aşımı olacak ve çok yavaş kalacak.Anlamı kalmayacak.
Şarj Cihazı için belki işe yarar,ama Yüksek akımlarda Devrenin Duman olması kaçınılmaz.

Önceden de böyle Konular olmuştu,öyle değil böyle değil diye beni Hacamat etmişlerdi bazzzzı arkadaşlar:)

Tecrübe ettiğim noktalar bunlar gerisini sen düşün olayı çöz quarko.
Bilmediğimiz yanlış olan noktaları da anlatırsın bize:)

Öncelikle çok teşekkür ederim hocam, cevabınız için. Ben aslında bu işin dijital olarak yapılabileceğini düşünüyorum. Hız konusunda çok endişelerim yok aslında. 100kHz anahtarlama frekansım var. Şuan çıkış geriliminden aldığım geribesleme ile PI kontrolcü işini iyi yapıyor. Akım kontrolü de olması gerekiyor, dönüştürücüde. Bende nasıl eklerim, nasıl bir yol izlemeliyim sorusunun cevabını arıyorum aslında.

O yüzden içiçe gerilim-akım loopları olacak şekilde bu işi yapmak istiyordum. Analog yapı vs şuan ekleyecek durumum yok zaten devreye. Kontrol tarafı dijital olacak. Akım tarafında sample-hold yapısının gereğide galiba, şuanki duty cycle değerinin bir sonraki periyotta etki etmesinden kaynaklı olarak birim zaman gecikmesi olarak verilmesinden geliyor, anladığım kadarıyla.

Bakalım artık bir şekilde çözmeye çalışacağım olayı. Bahsettiğiniz 'bazzzzı' arkadaşların hacamat etmelerini bekliyoruz artık

[JOKERAS]

Rica ederim quarko.

100Khz Anahtarlama Frekansının 1 Peryodunun Duty Cycle'nı yazılımla tamda O Anda istediğiniz Noktada kesebiliyor ve hemen hiç vakit kaybetmeden tekrar Aktif olmasını sağlayabilirseniz
işi halletmişsiniz demektir.Eğer bunu yapabilirseniz olayı çözmüş olursunuz.
Nasıl yaptığınızı da bize anlatırsınız Artık:)

Sample Hold yapısı V-Fb den aldığı O anki Sonuç değeri verir.Sonuç değeri tespit etmek için bir önceki Cycle'dan örnek almalıki Değer üretsin.Bu durum 1 Cycle gecikmeye sebep olur.

Ayrıca Soft Start çok önemli bir konu.Bunu da yapmanız gerekir.Önemsiz gibi görülür
ama çok baş ağrısına sebep olur.Sizin hali hazırdaki yapınız için şöyle bir şey deneyebilirsiniz.
PI İntegral değerini Başlangıcta Negatif Sayı ile sayı ile İnit edin.
PI Algoritması Doğal Sentezine ulaşıncaya kadar Duty oranınız,Program akış gecikmesi veya kendi ekleyeceğiniz Delay ile Yavaşça artacaktır diye düşünüyorum.

Kolay gelsin.
 

[kralsam]

Ben Gv'nin Gc den sonra olması gerektiğini düşünüyorum.

Açık devre iken akım kontrolcü full çıkış verecek. PI kontrol limitleri kadar. Bu sırada Voltaj kontrolcü ise direk olarak çıkış gerilimini ayarlıyor olacak. Bu arada uygulanabilir aralıkta akım kısmak için zaten gerilim kısılacağından sonrasından gerilim kontrolcü de kendi ulaşabileceği üst değere kadar ayarlıyor olacak.

Tersi durumda akımı overcurrent noktasından üste geçmek istedikçe gerilimi kısmak gerekecek. Bu noktada başta Gv olursa çarşı pazar karışacak.
Ben yapsam öyle yapardım muhtemelen.

[quarko]

Rica ederim quarko.

100Khz Anahtarlama Frekansının 1 Peryodunun Duty Cycle'nı yazılımla tamda O Anda istediğiniz Noktada kesebiliyor ve hemen hiç vakit kaybetmeden tekrar Aktif olmasını sağlayabilirseniz
işi halletmişsiniz demektir.Eğer bunu yapabilirseniz olayı çözmüş olursunuz.
Nasıl yaptığınızı da bize anlatırsınız Artık:)

Sample Hold yapısı V-Fb den aldığı O anki Sonuç değeri verir.Sonuç değeri tespit etmek için bir önceki Cycle'dan örnek almalıki Değer üretsin.Bu durum 1 Cycle gecikmeye sebep olur.

Ayrıca Soft Start çok önemli bir konu.Bunu da yapmanız gerekir.Önemsiz gibi görülür
ama çok baş ağrısına sebep olur.Sizin hali hazırdaki yapınız için şöyle bir şey deneyebilirsiniz.
PI İntegral değerini Başlangıcta Negatif Sayı ile sayı ile İnit edin.
PI Algoritması Doğal Sentezine ulaşıncaya kadar Duty oranınız,Program akış gecikmesi veya kendi ekleyeceğiniz Delay ile Yavaşça artacaktır diye düşünüyorum.

Kolay gelsin.

Soft Start kısmını hallettim hocam. PI kontrolcü başlangıçtan itibaren çalışıyor. Vref değerini rampa şeklinde, soft start işlemi süresince artırıyorum. Çıkış çok güzel bir şekilde, rampa referansı takip ediyor ve referans değere oturuyor. Yarın gün içerisinde scope görüntüsünü paylaşabilirim.

Ben Gv'nin Gc den sonra olması gerektiğini düşünüyorum.

Açık devre iken akım kontrolcü full çıkış verecek. PI kontrol limitleri kadar. Bu sırada Voltaj kontrolcü ise direk olarak çıkış gerilimini ayarlıyor olacak. Bu arada uygulanabilir aralıkta akım kısmak için zaten gerilim kısılacağından sonrasından gerilim kontrolcü de kendi ulaşabileceği üst değere kadar ayarlıyor olacak.

Tersi durumda akımı overcurrent noktasından üste geçmek istedikçe gerilimi kısmak gerekecek. Bu noktada başta Gv olursa çarşı pazar karışacak.
Ben yapsam öyle yapardım muhtemelen.

Bu durumda akım döngüsü dışarıda, gerilim döngüsü ise içeride olacak. Yalnız bu şekilde olursa kontrol sisteminin en baştaki girişi akım referansı olacak. Akım referansı olarak maksimum akım değeri verilirse, içerideki gerilim döngüsü, akım limit değerini aşmak istediğinde gerilimi artırmaya kalkacak. Bu durumda da çarşı pazar karışacak.