Synchroner Cuk-Wandler mit Totem-Pole-Treiber

Jul 24, 2023

Aufgrund der kontinuierlichen Leitung am Ein- und Ausgang kann ich Cuk-Konverter scheinbar nicht in Ruhe lassen.

Die simulierte Schaltung (scrollen Sie nach unten, um nur den Cuk-Teil zu sehen)

Und in den letzten Jahren war ich besessen davon, Wege zu finden, einen synchronen Ausgangsgleichrichter-MOSFET anzusteuern – eine Herausforderung, da der Ausgangskreis im Vergleich zum Eingangskreis auf negativem Potenzial liegt (klicken Sie hier für eine frühere, p- fet, Idee).

In einem untätigen Moment (während ich es vermied, über Ostern einen Abwasserkanal auszuheben) entdeckte ich, dass die beiden Mosfets in einem vorgestellten synchronen Cuk-Wandler einen Totempfahl bilden würden und daher für einen Standard-Low-Side-High-Side-Treiber zugänglich sein könnten.

Und wenn LTspice seine Arbeit gut gemacht hat, sieht es so aus, als würde diese Technik tatsächlich als Ausgabe funktionieren (untere Zeile).Grafik links) pendelt sich bei diesem Konverter auf -2x der Eingangsspannung ein, dessen Eingangs-FET (oberer Fet inDiagramm oben) hat ein Ein-Aus-Verhältnis von 2:1.

LTspice-Note: Ich musste den Start der Eingaberampe verzögern, um dem Simulationstool keine Kopfschmerzen zu bereiten.

Riesiger Nachteil

Dieses Schema hat einen großen Nachteil, da weder der Eingang + Ausgang 0 V (Dreieckssymbol im Schaltplan) noch der negative Ausgang eine Gleichstromverbindung zum lokalen 0 V des IC haben.

DerGrafik rechtszeigt die schreckliche Wellenform, über die Rückkopplungssignale springen müssten – die lokale IC-0V ist eine -34V 333kHz Rechteckwelle relativ zur 0V des Ausgangs.

Jedoch

Allerdings könnte die traditionelle TL341+Optokoppler-Rückkopplung, die bei isolierter AC-DC-Stromversorgung verwendet wird, möglich seinleicht überqueren, behaupte ich….

Die Stromversorgung des Schalt-ICs stellt kein großes Problem dar, da an der Oberseite von C4 – dem Cuk-Kondensator – eine relativ stabile Gleichspannung relativ zu den lokalen 0 V des ICs anliegt, was ein Regler mit drei Anschlüssen (LDO oder DC-DC) könnte Machen Sie das einfach, vielleicht mit einer Diode, um zu verhindern, dass der Eingangskondensator des Reglers mit dem Cuk-Kondensator in Konflikt gerät oder die Dreieckswelle des Cuk-Kondensators den Regler durchdringt.

Das Ein- und Ausleiten von Steuersignalen in diesen Schaltkreis wäre ebenfalls ein EMV-Albtraum, wenn keine stärkere Isolierung vorgenommen würde.

Als Referenz: Hier sind diewesentliche Komponenten eines synchronen Cuk-Umrichters– Die 30-Ω-Last ist nur ein Beispiel und im wirklichen Leben müsste man einen Eingangskondensator hinzufügen.

Wie immer: Hut ab vor Analog Devices für die kostenlose Nutzung von LTspice.

Ps.: Irgendwann wurde der Abwasserkanal repariert ...