Таласање прекидачке снаге је неизбежно. Наш крајњи циљ је да смањимо таласање излазне струје на подношљив ниво. Најосновније решење за постизање овог циља је избегавање стварања таласања. Пре свега, и узрок.
Са прекидачем ПРЕКИДАЧА, струја у индуктивности L такође флуктуира горе-доле на важећој вредности излазне струје. Стога ће се на излазном крају појавити и таласање исте фреквенције као и прекидач. Генерално, таласање ребра се односи на ово, што је повезано са капацитетом излазног кондензатора и ESR-ом. Фреквенција овог таласања је иста као и код прекидача напајања, са опсегом од десетина до стотина kHz.
Поред тога, Switch генерално користи биполарне транзисторе или MOSFET-ове. Без обзира који је, постојаће време пораста и смањења када је укључен и мртав. У овом тренутку, неће бити шума у колу који је исти као време пораста и смањења Switch-а, или неколико пута већи, и генерално је десетине MHz. Слично томе, диода D је у обрнутом опоравку. Еквивалентно коло је серија отпорних кондензатора и индукторских калемова, што ће изазвати резонанцу, а фреквенција шума је десетине MHz. Ова два шума се генерално називају високофреквентним шумом, а амплитуда је обично много већа од таласања.
Ако је у питању AC/DC конвертор, поред горе наведена два таласања (шум), постоји и AC шум. Фреквенција је фреквенција улазног AC напајања, око 50-60Hz. Постоји и шум у комоду, јер уређај за напајање многих прекидачких напајања користи кућиште као радијатор, што производи еквивалентни капацитет.
Мерење таласања прекидачке снаге
Основни захтеви:
Повезивање са осцилоскопом наизменичне струје
Ограничење пропусног опсега од 20 MHz
Искључите жицу за уземљење сонде
1. АЦ спрезање служи за уклањање суперпозиције једносмерног напона и добијање тачног облика таласа.
2. Отварање границе пропусног опсега од 20MHz служи за спречавање сметњи високофреквентне буке и спречавање грешке. Пошто је амплитуда високофреквентне композиције велика, треба је уклонити приликом мерења.
3. Искључите уземљење са осцилоскопске сонде и користите мерење уземљења да бисте смањили сметње. Многа одељења немају прстенове за уземљење. Али узмите у обзир овај фактор када процењујете да ли је квалификовано.
Још једна ствар је коришћење терминала од 50Ω. Према информацијама осцилоскопа, модул од 50Ω је за уклањање једносмерне компоненте и прецизно мерење наизменичне компоненте. Међутим, постоји мало осцилоскопа са таквим специјалним сондама. У већини случајева, користе се сонде од 100kΩ до 10MΩ, што је тренутно нејасно.
Горе наведено су основне мере предострожности при мерењу таласања прекидача. Ако сонда осцилоскопа није директно изложена излазној тачки, треба је мерити увијеним линијама или коаксијалним кабловима од 50Ω.
Приликом мерења високофреквентне буке, пуни опсег осцилоскопа је генерално на нивоу од стотина мега до GHz. Други су исти као горе наведени. Можда различите компаније имају различите методе испитивања. У коначној анализи, морате знати резултате свог испитивања.
О осцилоскопу:
Неки дигитални осцилоскопи не могу правилно да мере таласе због сметњи и дубине складиштења. У том случају, осцилоскоп треба заменити. Понекад, иако је пропусни опсег старог симулационог осцилоскопа само десетине мега, перформансе су боље од дигиталног осцилоскопа.
Инхибиција таласања прекидачке снаге
Што се тиче прекидача, таласи постоје теоретски и стварно. Постоје три начина да се они сузбију или смање:
1. Повећајте индуктивност и филтрирање излазног кондензатора
Према формули прекидачког напајања, величина флуктуације струје и вредност индуктивности постају обрнуто пропорционалне, а излазни таласи и излазни кондензатори су обрнуто пропорционални. Стога, повећање електричних и излазних кондензатора може смањити таласе.
Горња слика приказује таласни облик струје у индуктору L прекидачког напајања. Њена струја таласања △ i може се израчунати помоћу следеће формуле:
Може се видети да повећање вредности L или повећање фреквенције прекидача може смањити флуктуације струје у индуктивности.
Слично томе, однос између излазних таласања и излазних кондензатора: VRIPPLE = IMAX/(CO × F). Може се видети да повећање вредности излазног кондензатора може смањити таласање.
Уобичајена метода је употреба алуминијумских електролитских кондензатора за излазни капацитет како би се постигао циљ великог капацитета. Међутим, електролитски кондензатори нису баш ефикасни у сузбијању високофреквентне буке, а ESR је релативно велики, па ће се поред њих повезати керамички кондензатор како би се надокнадио недостатак алуминијумских електролитских кондензатора.
Истовремено, када напајање ради, напон VIN на улазном терминалу се не мења, али се струја мења са прекидачем. У овом тренутку, улазно напајање не обезбеђује струјни бунар, обично близу струјног улазног терминала (на пример, тип buck је близу прекидача), већ повезује капацитивност да би обезбедило струју.
Након примене ове контрамере, напајање са Бак прекидачем је приказано на слици испод:
Горе наведени приступ је ограничен на смањење таласања. Због ограничења јачине звука, индуктивност неће бити велика; излазни кондензатор се повећава до одређеног степена и нема очигледног ефекта на смањење таласања; повећање фреквенције прекидача ће повећати губитак прекидача. Дакле, када су захтеви строги, ова метода није баш добра.
За принципе прекидачког напајања, можете се позвати на различите врсте приручника за пројектовање прекидача.
2. Двостепено филтрирање је додавање ЛЦ филтера првог нивоа
Инхибиторни ефекат LC филтера на таласање шума је релативно очигледан. У зависности од фреквенције таласања коју треба уклонити, изаберите одговарајући индуктивни кондензатор за формирање кола филтера. Генерално, то може добро смањити таласање. У овом случају, потребно је узети у обзир тачку узорковања напона повратне спреге. (Као што је приказано испод)
Тачка узорковања се бира пре LC филтера (PA), а излазни напон ће се смањити. Пошто свака индуктивност има DC отпор, када постоји струјни излаз, доћи ће до пада напона у индуктивности, што ће резултирати смањењем излазног напона напајања. И овај пад напона се мења са излазном струјом.
Тачка узорковања се бира након LC филтера (PB), тако да је излазни напон онакав какав желимо. Међутим, унутар система напајања се уводе индуктивност и кондензатор, што може изазвати нестабилност система.
3. Након излаза прекидачког напајања, повежите LDO филтрирање
Ово је најефикаснији начин за смањење таласања и шума. Излазни напон је константан и не захтева промену оригиналног система повратне спреге, али је такође и најисплативији и има највећу потрошњу енергије.
Сваки ЛДО има индикатор: однос супресије шума. То је крива фреквенција-DB, као што је приказано на слици испод, крива ЛТ3024 ЛТ3024.
Након LDO-а, таласање прекидача је генерално испод 10mV. Следећа слика приказује поређење таласања пре и после LDO-а:
У поређењу са кривом на горњој слици и таласним обликом са леве стране, може се видети да је инхибиторни ефекат LDO-а веома добар за прекидачке таласе од стотина KHz. Али унутар високофреквентног опсега, ефекат LDO-а није тако идеалан.
Смањите таласе. Ожичење штампане плоче прекидача је такође критично. За високофреквентну буку, због велике фреквенције високе фреквенције, иако пост-степено филтрирање има одређени ефекат, ефекат није очигледан. Постоје посебне студије у том погледу. Једноставан приступ је да се диода и капацитивност C или RC споје на серијски.
Горња слика је еквивалентно коло стварне диоде. Када је диода брза, морају се узети у обзир паразитски параметри. Током обрнутог опоравка диоде, еквивалентна индуктивност и еквивалентни капацитет постају RC осцилатор, генеришући високофреквентне осцилације. Да би се сузбиле ове високофреквентне осцилације, потребно је повезати капацитивност C или RC бафер мрежу на оба краја диоде. Отпор је генерално 10Ω-100 ω, а капацитет је 4,7PF-2,2NF.
Капацитивност C или RC на диоди C или RC може се одредити поновљеним тестовима. Ако се не изабере правилно, изазваће јаче осцилације.
Време објаве: 08.07.2023.
