Perjungimo galios bangavimas yra neišvengiamas. Mūsų pagrindinis tikslas yra sumažinti produkcijos bangavimą iki toleruotino lygio. Svarbiausias sprendimas šiam tikslui pasiekti yra išvengti bangavimo atsiradimo. Visų pirma Ir priežastis.
Perjungus SWITCH, srovė induktyvumo L dalyje taip pat svyruoja aukštyn ir žemyn pagal galiojančią išėjimo srovės vertę. Todėl taip pat bus pulsavimas, kurio dažnis yra toks pat kaip ir Switch išvesties gale. Paprastai tai reiškia ribinės bangos, kurios yra susijusios su išėjimo kondensatoriaus talpa ir ESR. Šio pulsavimo dažnis yra toks pat kaip perjungiamojo maitinimo šaltinio, jo diapazonas yra nuo dešimčių iki šimtų kHz.
Be to, „Switch“ paprastai naudoja dvipolius tranzistorius arba MOSFET. Nesvarbu, kuris iš jų yra, bus pakilimo ir mažėjimo laikas, kai jis bus įjungtas ir išjungtas. Šiuo metu grandinėje nebus triukšmo, kuris yra toks pat kaip didėjimo laikas, kaip ir jungiklio kilimo sumažėjimo laikas, arba kelis kartus ir paprastai yra dešimtys MHz. Panašiai diodas D yra atvirkštinio atsigavimo. Lygiavertė grandinė yra varžos kondensatorių ir induktorių serija, kuri sukels rezonansą, o triukšmo dažnis yra dešimtys MHz. Šie du triukšmai paprastai vadinami aukšto dažnio triukšmu, o amplitudė paprastai yra daug didesnė nei bangavimas.
Jei tai kintamosios srovės / nuolatinės srovės keitiklis, be pirmiau minėtų dviejų bangų (triukšmo), yra ir kintamosios srovės triukšmo. Dažnis yra įvesties kintamosios srovės maitinimo dažnis, apie 50–60 Hz. Taip pat yra bendro režimo triukšmas, nes daugelio perjungiamųjų maitinimo šaltinių maitinimo įtaisas naudoja apvalkalą kaip radiatorių, kuris sukuria lygiavertę talpą.
Perjungimo galios bangavimo matavimas
Pagrindiniai reikalavimai:
Sujungimas su osciloskopu AC
20MHz pralaidumo riba
Atjunkite zondo įžeminimo laidą
1.AC jungtis skirta pašalinti superpozicinę nuolatinę įtampą ir gauti tikslią bangos formą.
2. Atidarius 20 MHz dažnių juostos pločio ribą, reikia užkirsti kelią aukšto dažnio triukšmo trukdžiams ir išvengti klaidų. Kadangi aukšto dažnio kompozicijos amplitudė yra didelė, ją matuojant reikia pašalinti.
3. Atjunkite osciloskopo zondo įžeminimo spaustuką ir naudokite žemės matavimo matavimą, kad sumažintumėte trukdžius. Daugelis skyrių neturi įžeminimo žiedų. Tačiau apsvarstykite šį veiksnį spręsdami, ar jis tinkamas.
Kitas dalykas yra naudoti 50Ω gnybtą. Remiantis osciloskopo informacija, 50Ω modulis turi pašalinti nuolatinės srovės komponentą ir tiksliai išmatuoti kintamosios srovės komponentą. Tačiau osciloskopų su tokiais specialiais zondais yra nedaug. Daugeliu atvejų naudojami zondai nuo 100kΩ iki 10MΩ, o tai laikinai neaišku.
Aukščiau pateiktos pagrindinės atsargumo priemonės matuojant perjungimo pulsaciją. Jei osciloskopo zondas nėra tiesiogiai veikiamas išvesties taško, jis turi būti matuojamas susuktomis linijomis arba 50Ω bendraašiais kabeliais.
Matuojant aukšto dažnio triukšmą, visa osciloskopo juosta paprastai yra nuo šimtų mega iki GHz. Kiti yra tokie patys kaip aukščiau. Galbūt skirtingos įmonės turi skirtingus bandymo metodus. Galutinėje analizėje turite žinoti savo testo rezultatus.
Apie osciloskopą:
Kai kurie skaitmeniniai osciloskopai negali tinkamai išmatuoti bangų dėl trukdžių ir saugojimo gylio. Šiuo metu osciloskopas turi būti pakeistas. Kartais, nors senojo modeliavimo osciloskopo pralaidumas yra tik dešimtys mega, jo našumas yra geresnis nei skaitmeninio osciloskopo.
Perjungimo galios bangavimo slopinimas
Dėl perjungimo pulsacijos teoriškai ir faktiškai egzistuoja. Yra trys būdai jį slopinti arba sumažinti:
1. Padidinkite induktyvumo ir išėjimo kondensatoriaus filtravimą
Pagal perjungimo maitinimo šaltinio formulę srovės svyravimo dydis ir indukcinio induktyvumo induktyvumo reikšmė tampa atvirkščiai proporcingi, o išėjimo bangos ir išėjimo kondensatoriai atvirkščiai proporcingi. Todėl padidinus elektros ir išėjimo kondensatorius, galima sumažinti bangavimą.
Aukščiau pateiktame paveikslėlyje parodyta srovės bangos forma perjungimo maitinimo induktoriuje L. Jos pulsacijos srovė △ i gali būti apskaičiuota pagal šią formulę:
Matyti, kad padidinus L reikšmę arba padidinus perjungimo dažnį, galima sumažinti srovės induktyvumo svyravimus.
Panašiai, ryšys tarp išėjimo bangų ir išėjimo kondensatorių: VRIPPLE = IMAX/(CO × F). Galima pastebėti, kad padidinus išėjimo kondensatoriaus vertę galima sumažinti pulsaciją.
Įprastas būdas yra naudoti aliuminio elektrolitinius kondensatorius išėjimo talpai, kad būtų pasiektas didelės talpos tikslas. Tačiau elektrolitiniai kondensatoriai nėra labai efektyvūs slopinant aukšto dažnio triukšmą, o ESR yra gana didelis, todėl šalia jo bus prijungtas keraminis kondensatorius, kad kompensuotų aliuminio elektrolitinių kondensatorių trūkumą.
Tuo pačiu metu, kai veikia maitinimas, įvesties gnybto VIN įtampa nesikeičia, tačiau srovė keičiasi su jungikliu. Šiuo metu įvesties maitinimo šaltinis neteikia srovės šulinio, paprastai šalia srovės įvesties gnybto (pavyzdžiui, buck tipo, yra šalia jungiklio) ir jungia talpą, kad būtų tiekiama srovė.
Pritaikius šią atsakomąją priemonę, „Buck“ jungiklio maitinimo šaltinis parodytas toliau pateiktame paveikslėlyje:
Pirmiau pateiktas metodas apsiriboja bangavimo mažinimu. Dėl tūrio ribos induktyvumas nebus labai didelis; išvesties kondensatorius padidėja iki tam tikro laipsnio ir nėra akivaizdaus poveikio pulsacijai sumažinti; perjungimo dažnio padidėjimas padidins perjungimo nuostolius. Taigi, kai reikalavimai griežti, šis metodas nėra labai geras.
Perjungimo maitinimo principus galite rasti įvairių tipų perjungimo galios projektavimo vadovuose.
2. Dviejų lygių filtravimas yra pirmojo lygio LC filtrų pridėjimas
LC filtro slopinamasis poveikis triukšmo bangavimui yra gana akivaizdus. Atsižvelgdami į pulsavimo dažnį, kurį reikia pašalinti, pasirinkite tinkamą induktoriaus kondensatorių, kad sudarytumėte filtro grandinę. Paprastai jis gali gerai sumažinti bangavimą. Tokiu atveju reikia atsižvelgti į grįžtamojo ryšio įtampos mėginių ėmimo tašką. (Kaip parodyta žemiau)
Mėginių ėmimo taškas pasirenkamas prieš LC filtrą (PA), todėl išėjimo įtampa bus sumažinta. Kadangi bet koks induktyvumas turi nuolatinės srovės varžą, kai yra išvesties srovė, induktyvumo įtampa sumažės, todėl sumažės maitinimo šaltinio išėjimo įtampa. Ir šis įtampos kritimas keičiasi kartu su išėjimo srove.
Mėginių ėmimo taškas parenkamas po LC filtro (PB), kad išėjimo įtampa būtų tokia, kokios norime. Tačiau į maitinimo sistemą įvedamas induktyvumas ir kondensatorius, o tai gali sukelti sistemos nestabilumą.
3. Išvedę perjungimo maitinimo šaltinį, prijunkite LDO filtravimą
Tai efektyviausias būdas sumažinti bangavimą ir triukšmą. Išėjimo įtampa yra pastovi ir nereikia keisti originalios grįžtamojo ryšio sistemos, tačiau ji taip pat yra ekonomiškiausia ir sunaudoja daugiausiai energijos.
Bet kuris LDO turi indikatorių: triukšmo slopinimo koeficientą. Tai dažnio-DB kreivė, kaip parodyta toliau pateiktame paveikslėlyje, yra LT3024 LT3024 kreivė.
Po LDO perjungimo pulsacija paprastai yra mažesnė nei 10 mV. Toliau pateiktame paveikslėlyje yra lyginamas bangavimas prieš ir po LDO:
Palyginti su aukščiau pateikto paveikslo kreive ir bangos forma kairėje, galima pastebėti, kad slopinamasis LDO poveikis yra labai geras šimtų KHz perjungimo bangoms. Tačiau aukšto dažnio diapazone LDO poveikis nėra toks idealus.
Sumažinti bangavimą. Perjungiamojo maitinimo šaltinio PCB laidai taip pat yra labai svarbūs. Aukšto dažnio triukšmo atveju dėl didelio aukšto dažnio dažnio, nors filtravimas po etapo turi tam tikrą poveikį, poveikis nėra akivaizdus. Šiuo klausimu yra specialūs tyrimai. Paprastas būdas yra būti ant diodo ir talpos C arba RC arba sujungti induktyvumą nuosekliai.
Aukščiau pateiktas paveikslėlis yra lygiavertė tikrojo diodo grandinė. Kai diodas yra didelės spartos, reikia atsižvelgti į parazitinius parametrus. Atvirkštinio diodo atkūrimo metu lygiavertis induktyvumas ir lygiavertė talpa tapo RC osciliatoriumi, sukuriančiu aukšto dažnio virpesius. Norint nuslopinti šį aukšto dažnio svyravimą, abiejuose diodo galuose reikia prijungti talpos C arba RC buferinį tinklą. Atsparumas paprastai yra 10Ω-100 ω, o talpa yra 4,7PF-2,2NF.
C arba RC diodo talpa C arba RC gali būti nustatyta pakartotiniais bandymais. Jei jis nebus tinkamai parinktas, tai sukels stipresnį svyravimą.
Paskelbimo laikas: 2023-08-08
