Пульсацыя магутнасці пераключэння непазбежная. Наша канчатковая мэта - знізіць пульсацыі выхаднога сігналу да прымальнага ўзроўню. Самае фундаментальнае рашэнне для дасягнення гэтай мэты - пазбегнуць генерацыі рабізны. Перш за ўсё І прычына.
Пры пераключэнні ПЕРЫКЛЮЧАЛЬНІКА ток індуктыўнасці L таксама вагаецца ўверх і ўніз пры сапраўдным значэнні выхаднога току. Такім чынам, на выхадным канцы таксама будзе пульсацыя той жа частоты, што і Switch. Як правіла, пульсацыі Рыбера адносяцца да гэтага, што звязана з ёмістасцю выхаднога кандэнсатара і ESR. Частата гэтай пульсацыі такая ж, як і ў імпульснага крыніцы харчавання, з дыяпазонам ад дзесяткаў да сотняў кГц.
Акрамя таго, Switch звычайна выкарыстоўвае біпалярныя транзістары або MOSFET. Незалежна ад таго, які з іх, будзе час нарастання і змяншэння, калі ён уключаны і не працуе. У гэты час у ланцугу не будзе шуму, які адпавядае часу павелічэння і памяншэння нарастання пераключальніка, або ў некалькі разоў, і звычайна складае дзясяткі МГц. Аналагічным чынам дыёд D знаходзіцца ў рэжыме зваротнага аднаўлення. Эквівалентная схема - гэта серыя кандэнсатараў і шпулек супраціву, якія выклікаюць рэзананс, а частата шуму складае дзесяткі МГц. Гэтыя два шумы звычайна называюцца высокачашчыннымі, і іх амплітуда звычайна значна большая, чым пульсацыі.
Калі гэта пераўтваральнік пераменнага / пастаяннага току, у дадатак да дзвюх вышэйпералічаных пульсацый (шуму) ёсць яшчэ і пераменны шум. Частата - гэта частата ўваходнага сілкавання пераменнага току, каля 50-60 Гц. Існуе таксама шум у сумесным рэжыме, таму што ў прыладах харчавання многіх імпульсных крыніц харчавання выкарыстоўваецца корпус у якасці радыятара, які стварае эквівалентную ёмістасць.
Вымярэнне пульсацый камутацыйнай магутнасці
Асноўныя патрабаванні:
Спалучэнне з асцылографам пераменнага току
Абмежаванне прапускной здольнасці 20 МГц
Адключыце провад зазямлення датчыка
1.Сувязь пераменнага току прызначана для выдалення суперпазіцыі пастаяннага напружання і атрымання дакладнай формы сігналу.
2. Адкрыццё абмежавання прапускной здольнасці ў 20 МГц прызначана для прадухілення перашкод высокачашчыннага шуму і прадухілення памылак. Паколькі амплітуда высокачашчыннай кампазіцыі вялікая, яе трэба выдаляць пры вымярэнні.
3. Адключыце заціск зазямлення зонда асцылографа і выкарыстоўвайце вымярэнне зазямлення, каб паменшыць перашкоды. Многія ведамствы не маюць наземных кольцаў. Але ўлічвайце гэты фактар, калі ацэньваеце, ці з'яўляецца гэта кваліфікаваным.
Іншы момант - выкарыстоўваць клему 50Ω. Згодна з інфармацыяй асцылографа, модуль 50Ω павінен выдаліць кампанент пастаяннага току і дакладна вымераць кампанент пераменнага току. Аднак асцылографаў з такімі адмысловымі пробнікамі мала. У большасці выпадкаў выкарыстоўваюцца зонды ад 100 кОм да 10 МОм, што часова незразумела.
Вышэй прыведзены асноўныя меры засцярогі пры вымярэнні пульсацыі пераключэння. Калі зонд асцылографа не падвяргаецца непасрэднаму ўздзеянню выхаднога сігналу, яго трэба вымераць з дапамогай вітых ліній або 50 Ом кааксіяльных кабеляў.
Пры вымярэнні высокачашчыннага шуму поўны дыяпазон асцылографа звычайна складае ад сотняў мега да Ггц. Іншыя такія ж, як і вышэй. Магчыма, розныя кампаніі маюць розныя метады тэставання. У канчатковым рахунку, вы павінны ведаць вынікі вашага тэсту.
Пра асцылограф:
Некаторыя лічбавыя асцылографы не могуць правільна вымераць пульсацыі з-за перашкод і глыбіні захоўвання. У гэты час неабходна замяніць асцылограф. Часам, хаця прапускная здольнасць старога сімуляцыйнага асцылографа складае ўсяго дзясяткі мега, прадукцыйнасць лепш, чым у лічбавага асцылографа.
Інгібіраванне пераключэння пульсацый магутнасці
Для пераключэння рабізны тэарэтычна і рэальна існуюць. Ёсць тры спосабу здушыць або паменшыць яго:
1. Павялічце індуктыўнасць і фільтрацыю выхаднога кандэнсатара
Згодна з формулай імпульснага крыніцы харчавання, памер ваганняў току і значэнне індуктыўнасці індуктыўнасці становяцца зваротна прапарцыйнымі, а выхадныя пульсацыі і выхадныя кандэнсатары зваротна прапарцыйныя. Такім чынам, павелічэнне электрычных і выхадных кандэнсатараў можа паменшыць пульсацыі.
На малюнку вышэй адлюстравана форма хвалі току ў індуктары L імпульснага крыніцы сілкавання. Яго пульсацыйны ток △ i можна вылічыць па наступнай формуле:
Відаць, што павелічэнне значэння L або павелічэнне частаты пераключэння можа паменшыць бягучыя ваганні індуктыўнасці.
Аналагічным чынам ўзаемасувязь паміж выхаднымі пульсацыямі і выхаднымі кандэнсатарамі: VRIPPLE = IMAX/(CO × F). Відаць, што павелічэнне значэння выхаднога кандэнсатара можа паменшыць пульсацыі.
Звычайны метад заключаецца ў выкарыстанні алюмініевых электралітычных кандэнсатараў для выхаду ёмістасці для дасягнення мэты вялікай ёмістасці. Аднак электралітычныя кандэнсатары не вельмі эфектыўныя ў падаўленні высокачашчыннага шуму, а СОЭ адносна вялікае, таму побач з ім можна падключыць керамічны кандэнсатар, каб кампенсаваць недахоп алюмініевых электралітычных кандэнсатараў.
У той жа час, калі блок харчавання працуе, напружанне VIN уваходнай клемы не змяняецца, але ток змяняецца разам з перамыкачом. У гэты час крыніца уваходнага сілкавання не забяспечвае крыніцу току, звычайна побач з уваходнай клемай току (у якасці прыкладу прымаючы паніжаны тып, знаходзіцца побач з выключальнікам), і падключае ёмістасць для забеспячэння току.
Пасля прымянення гэтай контрмеры блок харчавання выключальніка Buck паказаны на малюнку ніжэй:
Вышэйапісаны падыход абмяжоўваецца памяншэннем рабізны. З-за абмежавання гучнасці індуктыўнасць не будзе вельмі вялікай; выхадны кандэнсатар павялічваецца да пэўнай ступені, і няма відавочнага ўплыву на памяншэнне пульсацый; павелічэнне частоты пераключэння павялічыць страты пераключэння. Такім чынам, калі патрабаванні строгія, гэты метад не вельмі добры.
Каб даведацца пра прынцыпы імпульснага крыніцы харчавання, вы можаце звярнуцца да кіраўніцтваў па праектаванні розных тыпаў імпульснага крыніцы харчавання.
2. Двухузроўневая фільтрацыя заключаецца ў даданні LC-фільтраў першага ўзроўню
Інгібіруючы эфект LC-фільтра на шумавую пульсацыю адносна відавочны. У адпаведнасці з частатой пульсацый, якую трэба выдаліць, выберыце адпаведны індуктыўны кандэнсатар для фарміравання схемы фільтра. Як правіла, гэта можа добра паменшыць рабізна. У гэтым выпадку вам трэба ўлічваць кропку выбаркі напружання зваротнай сувязі. (Як паказана ніжэй)
Кропка выбаркі выбіраецца перад LC-фільтрам (PA), і выхадное напружанне будзе зніжана. Паколькі любая індуктыўнасць мае супраціўленне пастаяннаму току, калі ёсць выхадны ток, будзе падзенне напружання індуктыўнасці, што прывядзе да зніжэння выхаднога напружання крыніцы харчавання. І гэта падзенне напружання змяняецца з выхадным токам.
Кропка выбаркі выбіраецца пасля LC-фільтра (PB), так што выхадная напруга адпавядае патрэбнаму напружанню. Аднак індуктыўнасць і кандэнсатар уведзены ў сістэму харчавання, што можа выклікаць нестабільнасць сістэмы.
3. Пасля выхаду імпульснага крыніцы харчавання падключыце LDO-фільтрацыю
Гэта самы эфектыўны спосаб паменшыць пульсацыі і шум. Выхадная напруга з'яўляецца пастаяннай і не патрабуе змены зыходнай сістэмы зваротнай сувязі, але гэта таксама найбольш эканамічна эфектыўнае і самае высокае энергаспажыванне.
У любога LDO ёсць паказчык: каэфіцыент падаўлення шуму. Гэта частата-DB крывая, як паказана на малюнку ніжэй, гэта крывая LT3024 LT3024.
Пасля LDO пульсацыя пераключэння звычайна ніжэй за 10 мВ. Наступны малюнак - гэта параўнанне пульсацый да і пасля LDO:
У параўнанні з крывой на малюнку вышэй і формай хвалі злева відаць, што тармазны эфект LDO вельмі добры для пульсацый пераключэння ў сотні кГц. Але ў дыяпазоне высокіх частот эфект LDO не такі ідэальны.
Паменшыць рабізна. Праводка друкаванай платы імпульснага крыніцы харчавання таксама мае вырашальнае значэнне. Для высокачашчыннага шуму, з-за высокай частаты высокай частаты, хоць пост-стадыя фільтрацыі мае пэўны эфект, эфект не відавочны. На гэты конт ёсць спецыяльныя даследаванні. Просты падыход складаецца ў тым, каб быць на дыёдзе і ёмістасці C або RC, або злучыць індуктыўнасць паслядоўна.
Вышэйпрыведзены малюнак - эквівалентная схема сапраўднага дыёда. Калі дыёд высокахуткасны, неабходна ўлічваць паразітныя параметры. Падчас зваротнага аднаўлення дыёда эквівалентная індуктыўнасць і эквівалентная ёмістасць сталі RC-генератарам, ствараючы высокачашчынныя ваганні. Каб здушыць гэтыя высокачашчынныя ваганні, неабходна падключыць ёмістасць C або буферную сетку RC на абодвух канцах дыёда. Супраціў звычайна складае 10Ω-100 ω, а ёмістасць складае 4,7PF-2,2NF.
Ёмістасць C або RC на дыёдзе C або RC можна вызначыць паўторнымі выпрабаваннямі. Калі ён выбраны няправільна, гэта прывядзе да больш моцных ваганняў.
Час публікацыі: 8 ліпеня 2023 г
