boost实际电路波形与仿真有较大差别

Lsonhealth

boost实际电路波形与仿真有较大差别 [复制链接]

 

下图为boost电路的仿真原理图和仿真波形，使用PSIM软件搭建。其中电感参数为4mH，电容为10uF，电阻为100Ω，开关器件采用MOSC管：IFR640，二极管采用10CTQ150，驱动MOSC管开关导通的波形为占空比50%，10kHz的矩形波。
       图1. boost主电路仿真原理图

       图2. boost主电路仿真结果

图2的仿真波形，由上至下分别为Vpwm、Vi、Vo、Vi与Vo

仿真波形相当符合理论结果，输入10V的直流电压，经过boost电路后输出20V的直流电，输出波形经过示波器放大后呈现三角波的形状。随后本人尝试着搭建boost硬件电路，接着问题就来了：
Vpwm:


Vi:


Vo:



虽然升压效果是有的，但是Vo没有呈现出三角波的形状，这会非常影响后面加闭环电路的实现


可以排除MOSC管、二极管的型号问题，还有工作频率均没有问题。因为之前尝试着仿真+硬件实现buck降压电路，buck与boost电路相比，除了电感、电容和电阻的参数、拓扑不同之外，其他元器件均与现在的相同，实验结果符合理论。

求有经验者或大神帮忙，感激不尽！

dontium

实际电路，楼主把输出滤波电容取小一些，就有三角波效果了。

maychang

楼主的示波器，明明是双踪，为什么五幅照片都是只使用一个通道？难道不会像仿真波形那样，同时看Vi和Vo？

无罪之宾

输出电容和整流二极管的问题
或者输出负载和输出电容在时间参数上不匹配

billjing

输出电压没有三角纹波的特性，电感电流有三角纹波的特性。

Lsonhealth

maychang 发表于 2016-8-2 22:28
楼主的示波器，明明是双踪，为什么五幅照片都是只使用一个通道？难道不会像仿真波形那样，同时看Vi和Vo？

有一个探头坏了

Lsonhealth

billjing 发表于 2016-8-2 22:42
输出电压没有三角纹波的特性，电感电流有三角纹波的特性。

输出电压波形放大之后应该是有三角波的形状

Lsonhealth

无罪之宾 发表于 2016-8-2 22:36
输出电容和整流二极管的问题
或者输出负载和输出电容在时间参数上不匹配

二极管没问题，这个参数也是根据公式计算过的，不过也有可能是输出电容过大

Lsonhealth

dontium 发表于 2016-8-2 21:54
实际电路，楼主把输出滤波电容取小一些，就有三角波效果了。

有这个可能，回去修改过后再试试看

maychang

Lsonhealth 发表于 2016-8-3 09:41
有一个探头坏了

怀疑是你的示波器同步不当。
一定要看到仿真第四个波形图那样的两条线并且输出电压变成三角波才可以确认输出是三角波。

Lsonhealth

maychang 发表于 2016-8-3 10:27
怀疑是你的示波器同步不当。
一定要看到仿真第四个波形图那样的两条线并且输出电压变成三角波才可以确认 ...

在Vi的高电平部分，Vo是跟它重合的，是一个上升过程；在Vi的低电平部分，Vo是开始下降的，看仿真图。真实电路是：在Vi的高电平部分并没有一个上升现象，反而是微微下降，这样一来，Vo就是先微微下降，再下降，总体效果就是只有一个下降过程，然后跳变高一点，再一直下降，不再是仿真那样一升一降。

maychang

Lsonhealth 发表于 2016-8-3 11:27
在Vi的高电平部分，Vo是跟它重合的，是一个上升过程；在Vi的低电平部分，Vo是开始下降的，看仿真图。真实 ...

“真实电路是：在Vi的高电平部分并没有一个上升现象，反而是微微下降，这样一来，Vo就是先微微下降，再下降，总体效果就是只有一个下降过程，然后跳变高一点，再一直下降，不再是仿真那样一升一降。”
说那么多，你是不是以为我看不出实际波形照片和仿真波形有差异？

你的实际波形仍然是分成两段的，如我在你的波形照片上用红色标出的那样，是一条折线。只不过折线两段长度不是相等，而是前半段比较短后半段比较长(本来应该上升的部分也就是电容充电的部分比较短)。

maychang

Lsonhealth 发表于 2016-8-3 11:27
在Vi的高电平部分，Vo是跟它重合的，是一个上升过程；在Vi的低电平部分，Vo是开始下降的，看仿真图。真实 ...

如果示波器使用交流输入档，把Y轴增益放大些，输出电压波形分成两段的现像应该看得更明显。

maychang

Lsonhealth 发表于 2016-8-3 11:27
在Vi的高电平部分，Vo是跟它重合的，是一个上升过程；在Vi的低电平部分，Vo是开始下降的，看仿真图。真实 ...

那么，在一个周期内，电容充电和放电的电量一定相等，不可能出现一直向下倾斜的波形。
该电容何时被充电？
显然只能是电容波形起始部分，也就是MOS管关断之后的很短时间内。这段时间电容波形有个比较高的尖峰，然后接近指数下降，再然后很平缓(稍微有一点下降)，再再然后稍稍急剧一点下降。

maychang

Lsonhealth 发表于 2016-8-3 11:27
在Vi的高电平部分，Vo是跟它重合的，是一个上升过程；在Vi的低电平部分，Vo是开始下降的，看仿真图。真实 ...

如此，猜测你的电感器寄生电容较大。
MOS管关断后，电感的寄生电容对输出端电容放电(对输出端电容来说当然是充电)，这就是尖峰和其后的指数下降过程。随后电感中电流仍流过二极管(但此时电感中电流已经下降了很多)，分担了一部分输出端电容对负载的放电电流，所以电容两端电压下降平缓。最后，电感中能量已经释放完毕，负载全靠输出端电容供电，所以输出端电容两端电压下降较快。

maychang

Lsonhealth 发表于 2016-8-3 11:27
在Vi的高电平部分，Vo是跟它重合的，是一个上升过程；在Vi的低电平部分，Vo是开始下降的，看仿真图。真实 ...

仿真用的电感器是理想的，不必考虑分布电容问题。
仿真用的电感器电感量4mH，实际使用的电感器电感量是多少不知道，可能也在mH以上。这个数值比较大，估计分布电容也比较大。

Lsonhealth

maychang 发表于 2016-8-3 12:55
仿真用的电感器是理想的，不必考虑分布电容问题。
仿真用的电感器电感量4mH，实际使用的电感器电感量是 ...

同感！电感是自己用铜线和磁芯卷的，用仪器测过，的确是4mH左右，不过这个电感肯定不是一个纯电感，导致Vi该上升的地方反而因为尖峰而呈现下降，我在尝试在MOSC管两端加RCD吸收回路，看看能不能吸收一下尖峰，谢谢您的回答

maychang

Lsonhealth 发表于 2016-8-3 14:34
同感！电感是自己用铜线和磁芯卷的，用仪器测过，的确是4mH左右，不过这个电感肯定不是一个纯电感，导致V ...

“我在尝试在MOSC管两端加RCD吸收回路，看看能不能吸收一下尖峰”
这绝不是一个好主意。
所谓RCD“吸收”，必是消耗能量的。消耗能量意味着效率降低。

Lsonhealth

maychang 发表于 2016-8-3 14:39
“我在尝试在MOSC管两端加RCD吸收回路，看看能不能吸收一下尖峰”
这绝不是一个好主意。
所谓RCD“吸收 ...

请问有什么办法比较合适

maychang

Lsonhealth 发表于 2016-8-3 14:34
同感！电感是自己用铜线和磁芯卷的，用仪器测过，的确是4mH左右，不过这个电感肯定不是一个纯电感，导致V ...

“吸收”只能是没有办法时的办法。
在电感器的绕法上改进，才是正路。

4mH电感，磁芯留出气隙了么？猜测磁芯已经工作到饱和了。
10kHz的PWM频率，电感估计不必这么大。我没有计算电感量应该用多大，猜测你也没有计算。
电感量过大，一方面用料多，成本高，另一方面分布电容也大。