Valovitost sklopne snage je neizbježna.Naša krajnja svrha je smanjiti valovitost izlaza na podnošljivu razinu.Najosnovnije rješenje za postizanje ove svrhe je izbjegavanje stvaranja valova.Prije svega I uzrok.
S prekidačem PREKIDAČA, struja u induktivitetu L također fluktuira gore-dolje na važećoj vrijednosti izlazne struje.Stoga će također postojati valovitost iste frekvencije kao Switch na kraju izlaza.Općenito, valovitost rebra se odnosi na ovo, što je povezano s kapacitetom izlaznog kondenzatora i ESR-om.Frekvencija ove valovitosti je ista kao i sklopni izvor napajanja, s rasponom od desetaka do stotina kHz.
Osim toga, Switch općenito koristi bipolarne tranzistore ili MOSFET-ove.Bez obzira koji je, postojat će vrijeme porasta i smanjenja kada je uključen i mrtav.U ovom trenutku neće biti buke u krugu koja je ista kao vrijeme povećanja kao vrijeme smanjenja dizanja prekidača, ili nekoliko puta, i općenito iznosi desetke MHz.Slično, dioda D je u obrnutom oporavku.Ekvivalentni krug je niz otpornih kondenzatora i induktora, koji će izazvati rezonanciju, a frekvencija šuma je desetke MHz.Ova dva šuma općenito se nazivaju visokofrekventni šum, a amplituda je obično mnogo veća od valovitosti.
Ako se radi o AC/DC konverteru, osim gornja dva rippla (šuma), postoji i AC šum.Frekvencija je frekvencija ulaznog AC napajanja, oko 50-60Hz.Postoji i ko-modni šum, jer uređaj za napajanje mnogih prekidačkih izvora napajanja koristi kućište kao radijator, koji proizvodi ekvivalentni kapacitet.
Mjerenje valovitosti sklopne snage
Osnovni zahtjevi:
Spajanje s osciloskopom AC
Ograničenje propusnosti od 20MHz
Odspojite žicu za uzemljenje sonde
1. AC spajanje je za uklanjanje superpozicije istosmjernog napona i dobivanje točnog valnog oblika.
2. Otvaranjem ograničenja propusnosti od 20MHz sprječava se interferencija visokofrekventnog šuma i sprječava pogreška.Budući da je amplituda visokofrekventnog sastava velika, potrebno ju je ukloniti prilikom mjerenja.
3. Odspojite spojnicu uzemljenja sonde osciloskopa i upotrijebite mjerenje uzemljenja kako biste smanjili smetnje.Mnogi odjeli nemaju prstenove za tlo.Ali uzmite u obzir ovaj faktor kada prosuđujete je li kvalificiran.
Još jedna stvar je korištenje terminala od 50Ω.Prema informacijama osciloskopa, modul od 50Ω treba ukloniti istosmjernu komponentu i točno izmjeriti izmjeničnu komponentu.Međutim, malo je osciloskopa s takvim posebnim sondama.U većini slučajeva koriste se sonde od 100kΩ do 10MΩ, što je privremeno nejasno.
Gore navedene su osnovne mjere opreza pri mjerenju valovitosti sklopke.Ako sonda osciloskopa nije izravno izložena izlaznoj točki, treba je mjeriti upletenim vodovima ili koaksijalnim kabelima od 50Ω.
Pri mjerenju visokofrekventnog šuma, puni pojas osciloskopa općenito je stotine mega do razine GHz.Ostali su isti kao gore.Možda različite tvrtke imaju različite metode ispitivanja.U konačnoj analizi, morate znati svoje rezultate testa.
O osciloskopu:
Neki digitalni osciloskopi ne mogu ispravno mjeriti valovitost zbog smetnji i dubine pohrane.U ovom trenutku, osciloskop treba zamijeniti.Ponekad, iako je propusnost starog simulacijskog osciloskopa samo nekoliko desetaka mega, performanse su bolje od digitalnog osciloskopa.
Inhibicija valovitosti sklopne snage
Za prebacivanje valovi, teoretski i stvarno postoje.Postoje tri načina za njegovo suzbijanje ili smanjenje:
1. Povećajte induktivitet i filtriranje izlaznog kondenzatora
Prema formuli prekidačkog napajanja, trenutna veličina fluktuacije i vrijednost induktiviteta induktivnog induktiviteta postaju obrnuto proporcionalni, a izlazni valovi i izlazni kondenzatori su obrnuto proporcionalni.Stoga povećanje električnih i izlaznih kondenzatora može smanjiti valovitost.
Gornja slika je valni oblik struje u induktoru sklopnog napajanja L. Njegova valovitost struje △ i može se izračunati pomoću sljedeće formule:
Može se vidjeti da povećanje L vrijednosti ili povećanje sklopne frekvencije može smanjiti strujne fluktuacije induktiviteta.
Slično, odnos između izlaznih valova i izlaznih kondenzatora: VRIPPLE = IMAX/(CO × F).Može se vidjeti da povećanje vrijednosti izlaznog kondenzatora može smanjiti valovitost.
Uobičajena metoda je korištenje aluminijskih elektrolitičkih kondenzatora za izlazni kapacitet kako bi se postigao cilj velikog kapaciteta.Međutim, elektrolitski kondenzatori nisu vrlo učinkoviti u suzbijanju visokofrekventnog šuma, a ESR je relativno velik, pa će se pored njega spojiti keramički kondenzator kako bi se nadoknadio nedostatak aluminijskih elektrolitskih kondenzatora.
U isto vrijeme, kada napajanje radi, napon VIN ulaznog terminala je nepromijenjen, ali se struja mijenja s prekidačem.U ovom trenutku, ulazno napajanje ne daje dobro struju, obično u blizini strujnog ulaznog terminala (uzimajući tip buck kao primjer, nalazi se u blizini prekidača), i spaja kapacitivnost da osigura struju.
Nakon primjene ove protumjere, napajanje Buck prekidača prikazano je na donjoj slici:
Gore navedeni pristup ograničen je na smanjenje valova.Zbog ograničenja volumena, induktivitet neće biti jako velik;izlazni kondenzator se povećava do određenog stupnja i nema očitog učinka na smanjenje valova;povećanje sklopne frekvencije će povećati prekidački gubitak.Dakle, kada su zahtjevi strogi, ova metoda nije baš dobra.
Za principe prekidačkog napajanja možete se obratiti različitim vrstama priručnika za projektiranje sklopnog napajanja.
2. Dvorazinsko filtriranje je dodavanje LC filtara prve razine
Inhibicijski učinak LC filtera na valovitost buke relativno je očit.U skladu s frekvencijom valovitosti koju treba ukloniti, odaberite odgovarajući induktorski kondenzator za formiranje kruga filtra.Općenito, može dobro smanjiti valove.U ovom slučaju morate uzeti u obzir točku uzorkovanja povratnog napona.(Kako je prikazano dolje)
Točka uzorkovanja je odabrana prije LC filtera (PA), a izlazni napon će se smanjiti.Budući da svaki induktivitet ima istosmjerni otpor, kada postoji strujni izlaz, doći će do pada napona u induktivitetu, što će rezultirati smanjenjem izlaznog napona napajanja.I ovaj pad napona mijenja se s izlaznom strujom.
Točka uzorkovanja odabire se nakon LC filtera (PB), tako da izlazni napon bude napon koji želimo.Međutim, induktivitet i kondenzator su uvedeni unutar elektroenergetskog sustava, što može uzrokovati nestabilnost sustava.
3. Nakon izlaza preklopnog napajanja spojite LDO filtriranje
Ovo je najučinkovitiji način za smanjenje valova i buke.Izlazni napon je konstantan i ne treba mijenjati originalni povratni sustav, ali je također najisplativiji i ima najveću potrošnju energije.
Svaki LDO ima indikator: omjer potiskivanja šuma.To je frekvencija-DB krivulja, kao što je prikazano na donjoj slici je krivulja LT3024 LT3024.
Nakon LDO-a, valovitost sklopke općenito je ispod 10 mV.Sljedeća slika je usporedba valova prije i poslije LDO:
U usporedbi s krivuljom gornje slike i valnim oblikom lijevo, može se vidjeti da je inhibitorni učinak LDO-a vrlo dobar za sklopne valove od stotina KHz.Ali unutar visokofrekventnog raspona, učinak LDO nije tako idealan.
Smanjite valovitost.PCB ožičenje preklopnog napajanja također je kritično.Za visokofrekventni šum, zbog velike frekvencije visoke frekvencije, iako naknadno filtriranje ima određeni učinak, učinak nije očit.U tom smislu postoje posebne studije.Jednostavan pristup je uključiti diodu i kapacitet C ili RC ili spojiti induktivitet u seriju.
Gornja slika je ekvivalentni krug stvarne diode.Kada je dioda velike brzine, moraju se uzeti u obzir parazitski parametri.Tijekom obrnutog oporavka diode, ekvivalentni induktivitet i ekvivalentni kapacitet postali su RC oscilator, generirajući visokofrekventne oscilacije.Da bi se suzbila ova visokofrekventna oscilacija, potrebno je na oba kraja diode spojiti kapacitivnost C ili RC međuspremnik.Otpor je općenito 10Ω-100 ω, a kapacitet je 4,7PF-2,2NF.
Kapacitet C ili RC na diodi C ili RC može se odrediti ponovljenim ispitivanjima.Ako nije pravilno odabran, uzrokovat će jače oscilacije.
Vrijeme objave: 8. srpnja 2023