A onda de potencia de conmutación é inevitable. O noso obxectivo final é reducir a onda de saída a un nivel tolerable. A solución máis fundamental para conseguir este propósito é evitar a xeración de ondas. En primeiro lugar E a causa.
Co interruptor do INTERRUPTOR, a corrente na inductancia L tamén oscila cara arriba e abaixo no valor válido da corrente de saída. Polo tanto, tamén haberá unha onda que é a mesma frecuencia que Switch no extremo de saída. Xeralmente, as ondas do riber refírense a isto, que está relacionado coa capacidade do capacitor de saída e ESR. A frecuencia desta onda é a mesma que a fonte de alimentación conmutada, cun rango de decenas a centos de kHz.
Ademais, Switch normalmente usa transistores bipolares ou MOSFET. Non importa cal sexa, haberá un tempo de subida e diminución cando estea acendido e morto. Neste momento, non haberá ruído no circuíto que sexa o mesmo que o tempo de aumento que o tempo de diminución do interruptor subindo, ou algunhas veces, e xeralmente é de decenas de MHz. Do mesmo xeito, o díodo D está en recuperación inversa. O circuíto equivalente é a serie de capacitores e indutores de resistencia, que causarán resonancia e a frecuencia do ruído é de decenas de MHz. Estes dous ruídos chámanse xeralmente ruído de alta frecuencia, e a amplitude adoita ser moito maior que a ondulación.
Se se trata dun conversor AC/DC, ademais das dúas ondas anteriores (ruído), tamén hai ruído AC. A frecuencia é a frecuencia da fonte de alimentación de CA de entrada, uns 50-60 Hz. Tamén hai un ruído co-modo, porque o dispositivo de alimentación de moitas fontes de alimentación conmutada usa a carcasa como radiador, o que produce unha capacitancia equivalente.
Medición de ondas de potencia de conmutación
Requisitos básicos:
Acoplamento cun osciloscopio AC
Límite de ancho de banda de 20 MHz
Desenchufe o cable de terra da sonda
O acoplamento 1.AC consiste en eliminar a superposición de tensión DC e obter unha forma de onda precisa.
2. Abrir o límite de ancho de banda de 20 MHz é evitar a interferencia do ruído de alta frecuencia e evitar o erro. Debido a que a amplitude da composición de alta frecuencia é grande, debe eliminarse cando se mida.
3. Desenchufe o clip de terra da sonda do osciloscopio e use a medición de terra para reducir as interferencias. Moitos departamentos non teñen aneis de terra. Pero considere este factor ao xulgar se está cualificado.
Outro punto é usar un terminal de 50Ω. Segundo a información do osciloscopio, o módulo de 50Ω é eliminar o compoñente DC e medir con precisión o compoñente AC. Non obstante, hai poucos osciloscopios con sondas tan especiais. Na maioría dos casos, utilízase o uso de sondas de 100kΩ a 10MΩ, algo que non está claro temporalmente.
O anterior son as precaucións básicas á hora de medir a onda de conmutación. Se a sonda do osciloscopio non está exposta directamente ao punto de saída, debe medirse mediante liñas retorcidas ou cables coaxiais de 50Ω.
Cando se mide o ruído de alta frecuencia, a banda completa do osciloscopio é xeralmente de centos de mega a nivel de GHz. Outros son os mesmos que os anteriores. Quizais diferentes empresas teñan diferentes métodos de proba. Na análise final, debes coñecer os resultados das probas.
Acerca do osciloscopio:
Algúns osciloscopios dixitais non poden medir as ondulacións correctamente debido á interferencia e á profundidade de almacenamento. Neste momento, o osciloscopio debe ser substituído. Ás veces, aínda que o ancho de banda do antigo osciloscopio de simulación é de só decenas de megas, o rendemento é mellor que o do osciloscopio dixital.
Inhibición de ondas de potencia de conmutación
Para cambiar ondas, teoricamente e realmente existen. Hai tres formas de suprimilo ou reducilo:
1. Aumente a inductancia e o filtrado do capacitor de saída
Segundo a fórmula da fonte de alimentación de conmutación, o tamaño da flutuación actual e o valor da inductancia da inductancia inductiva fanse inversamente proporcionais, e as ondas de saída e os capacitores de saída son inversamente proporcionais. Polo tanto, aumentar os capacitores eléctricos e de saída pode reducir as ondas.
A imaxe de arriba é a forma de onda de corrente no indutor L da fonte de alimentación de conmutación. A súa corrente de ondulación △ i pódese calcular a partir da seguinte fórmula:
Pódese ver que o aumento do valor L ou o aumento da frecuencia de conmutación pode reducir as flutuacións de corrente na inductancia.
Do mesmo xeito, a relación entre as ondulacións de saída e os capacitores de saída: VRIPPLE = IMAX/(CO × F). Pódese ver que aumentar o valor do capacitor de saída pode reducir a ondulación.
O método habitual é usar capacitores electrolíticos de aluminio para a capacidade de saída para acadar o propósito de gran capacidade. Non obstante, os capacitores electrolíticos non son moi eficaces para suprimir o ruído de alta frecuencia e a ESR é relativamente grande, polo que conectará un capacitor cerámico ao seu carón para compensar a falta de capacitores electrolíticos de aluminio.
Ao mesmo tempo, cando a fonte de alimentación funciona, a tensión VIN do terminal de entrada non cambia, pero a corrente cambia co interruptor. Neste momento, a fonte de alimentación de entrada non proporciona un pozo de corrente, normalmente preto do terminal de entrada de corrente (tomando o tipo buck como exemplo, está preto do interruptor), e conecta a capacidade para proporcionar corrente.
Despois de aplicar esta contramedida, a fonte de alimentación do interruptor Buck móstrase na seguinte figura:
O enfoque anterior limítase a reducir as ondas. Debido ao límite de volume, a inductancia non será moi grande; o capacitor de saída aumenta ata certo punto e non hai ningún efecto obvio na redución das ondas; o aumento da frecuencia de conmutación aumentará a perda de conmutación. Entón, cando os requisitos son estritos, este método non é moi bo.
Para coñecer os principios da fonte de alimentación de conmutación, pode consultar varios tipos de manuais de deseño de enerxía de conmutación.
2. O filtrado de dous niveis consiste en engadir filtros LC de primeiro nivel
O efecto inhibidor do filtro LC sobre a ondulación do ruído é relativamente obvio. Segundo a frecuencia de ondulación a eliminar, seleccione o capacitor indutor adecuado para formar o circuíto de filtro. Xeralmente, pode reducir ben as ondas. Neste caso, cómpre considerar o punto de mostraxe da tensión de realimentación. (Como se mostra a continuación)
O punto de mostraxe selecciónase antes do filtro LC (PA) e reducirase a tensión de saída. Debido a que calquera inductancia ten unha resistencia DC, cando hai unha saída de corrente, haberá unha caída de tensión na inductancia, o que resultará nunha diminución da tensión de saída da fonte de alimentación. E esta caída de tensión cambia coa corrente de saída.
O punto de mostraxe selecciónase despois do filtro LC (PB), de xeito que a tensión de saída sexa a tensión que queremos. Non obstante, introdúcense unha inductancia e un capacitor dentro do sistema de alimentación, o que pode provocar inestabilidade do sistema.
3. Despois da saída da fonte de alimentación conmutada, conecte o filtrado LDO
Esta é a forma máis eficaz de reducir as ondas e o ruído. A tensión de saída é constante e non precisa cambiar o sistema de retroalimentación orixinal, pero tamén é o máis rendible e o maior consumo de enerxía.
Calquera LDO ten un indicador: relación de supresión de ruído. É unha curva de frecuencia-DB, como se mostra na seguinte figura é a curva de LT3024 LT3024.
Despois de LDO, a onda de conmutación é xeralmente inferior a 10 mV. A seguinte figura é a comparación de ondas antes e despois de LDO:
En comparación coa curva da figura anterior e a forma de onda da esquerda, pódese ver que o efecto inhibidor de LDO é moi bo para as ondas de conmutación de centos de KHz. Pero dentro dun rango de alta frecuencia, o efecto do LDO non é tan ideal.
Reducir as ondas. O cableado da PCB da fonte de alimentación de conmutación tamén é fundamental. Para o ruído de alta frecuencia, debido á gran frecuencia de alta frecuencia, aínda que o filtrado posterior á fase ten un certo efecto, o efecto non é obvio. Hai estudos especiais ao respecto. O enfoque sinxelo é estar no díodo e na capacitancia C ou RC, ou conectar a inductancia en serie.
A figura anterior é un circuíto equivalente ao díodo real. Cando o díodo é de alta velocidade, hai que ter en conta os parámetros parasitarios. Durante a recuperación inversa do díodo, a inductancia equivalente e a capacidade equivalente convertéronse nun oscilador RC, xerando oscilación de alta frecuencia. Para suprimir esta oscilación de alta frecuencia, é necesario conectar a rede de búfer de capacidade C ou RC nos dous extremos do díodo. A resistencia é xeralmente 10Ω-100 ω, e a capacidade é 4.7PF-2.2NF.
A capacitancia C ou RC no díodo C ou RC pódese determinar mediante probas repetidas. Se non se selecciona correctamente, provocará unha oscilación máis severa.
Hora de publicación: 08-07-2023
