Zvlnění spínacího výkonu je nevyhnutelné. Naším konečným cílem je snížit zvlnění výstupu na únosnou úroveň. Nejzásadnějším řešením k dosažení tohoto účelu je vyhnout se generování vlnění. Za prvé A příčina.
Přepínačem SWITCH také proud v indukčnosti L kolísá nahoru a dolů při platné hodnotě výstupního proudu. Proto také dojde ke zvlnění, které má stejnou frekvenci jako Switch na výstupním konci. Obecně se k tomu vztahují zvlnění žebra, což souvisí s kapacitou výstupního kondenzátoru a ESR. Frekvence tohoto zvlnění je stejná jako u spínaného zdroje s rozsahem desítek až stovek kHz.
Kromě toho Switch obecně používá bipolární tranzistory nebo MOSFETy. Bez ohledu na to, který z nich je, dojde k nárůstu a poklesu času, když je zapnutý a mrtvý. V tomto okamžiku nebude v obvodu žádný šum, který by byl stejný jako doba nárůstu jako doba vzestupu poklesu přepínače nebo několikanásobná a obecně je desítky MHz. Podobně je dioda D v reverzní obnově. Ekvivalentním obvodem je řada odporových kondenzátorů a tlumivek, které způsobí rezonanci a frekvence šumu je desítky MHz. Tyto dva šumy se obecně nazývají vysokofrekvenční šum a amplituda je obvykle mnohem větší než zvlnění.
Pokud se jedná o AC / DC měnič, kromě výše uvedených dvou vlnění (šumu) existuje také střídavý šum. Frekvence je frekvence vstupního střídavého napájení, asi 50-60Hz. Dochází také ke komodálnímu šumu, protože napájecí zařízení mnoha spínaných zdrojů používá plášť jako zářič, který vytváří ekvivalentní kapacitu.
Měření vlnění spínacího výkonu
Základní požadavky:
Spojení s osciloskopem AC
Limit šířky pásma 20 MHz
Odpojte zemnící vodič sondy
1.AC propojení má odstranit superpozici stejnosměrného napětí a získat přesný tvar vlny.
2. Otevření limitu šířky pásma 20 MHz má zabránit rušení vysokofrekvenčním šumem a zabránit chybě. Protože amplituda vysokofrekvenční kompozice je velká, měla by být při měření odstraněna.
3. Odpojte zemnící svorku sondy osciloskopu a použijte měření zemnění ke snížení rušení. Mnoho oddělení nemá zemní prstence. Ale vezměte v úvahu tento faktor při posuzování, zda je kvalifikovaná.
Dalším bodem je použití 50Ω terminálu. Podle informací z osciloskopu má 50Ω modul odstranit stejnosměrnou složku a přesně změřit střídavou složku. Osciloskopů s tak speciálními sondami je však málo. Ve většině případů se používá použití sond od 100kΩ do 10MΩ, což je dočasně nejasné.
Výše uvedené jsou základní opatření při měření spínacího zvlnění. Pokud sonda osciloskopu není přímo vystavena výstupnímu bodu, měla by být měřena kroucenými čarami nebo 50Ω koaxiálním kabelem.
Při měření vysokofrekvenčního šumu je celé pásmo osciloskopu obecně na úrovni stovek mega až GHz. Ostatní jsou stejné jako výše uvedené. Možná mají různé společnosti různé testovací metody. V konečné analýze musíte znát výsledky svých testů.
O osciloskopu:
Některé digitální osciloskopy nedokážou správně změřit vlnění kvůli interferenci a hloubce uložení. V tomto okamžiku by měl být osciloskop vyměněn. Někdy, přestože šířka pásma starého simulačního osciloskopu je jen desítky mega, výkon je lepší než digitální osciloskop.
Inhibice vlnění spínacího výkonu
Pro přepínání vlnění teoreticky i reálně existují. Existují tři způsoby, jak jej potlačit nebo snížit:
1. Zvyšte indukčnost a filtrování výstupního kondenzátoru
Podle vzorce spínaného zdroje se velikost proudového kolísání a hodnota indukčnosti indukční indukčnosti stávají nepřímo úměrné a výstupní zvlnění a výstupní kondenzátory jsou nepřímo úměrné. Zvýšení elektrických a výstupních kondenzátorů proto může zvlnění snížit.
Na obrázku výše je průběh proudu v tlumivce L spínaného zdroje. Jeho zvlnění proudu △ i lze vypočítat z následujícího vzorce:
Je vidět, že zvýšení hodnoty L nebo zvýšení spínací frekvence může snížit kolísání proudu v indukčnosti.
Podobně vztah mezi výstupním zvlněním a výstupními kondenzátory: VRIPPLE = IMAX/(CO × F). Je vidět, že zvýšení hodnoty výstupního kondenzátoru může snížit zvlnění.
Obvyklou metodou je použití hliníkových elektrolytických kondenzátorů pro výstupní kapacitu, aby se dosáhlo účelu velké kapacity. Elektrolytické kondenzátory však nejsou příliš účinné při potlačování vysokofrekvenčního šumu a ESR je poměrně velké, takže vedle sebe připojí keramický kondenzátor, aby nahradil nedostatek hliníkových elektrolytických kondenzátorů.
Současně, když zdroj funguje, napětí VIN vstupní svorky se nemění, ale proud se mění s přepínačem. V tomto okamžiku vstupní napájecí zdroj neposkytuje proudovou studnu, obvykle poblíž vstupní svorky proudu (jako příklad vezmeme typ Buck, je blízko přepínače) a připojuje kapacitu k zajištění proudu.
Po použití tohoto protiopatření je napájecí zdroj Buck switch zobrazen na obrázku níže:
Výše uvedený přístup je omezen na snížení vlnění. Kvůli omezení hlasitosti nebude indukčnost příliš velká; výstupní kondenzátor se do určité míry zvýší a není patrný žádný vliv na snížení zvlnění; zvýšení spínací frekvence zvýší spínací ztrátu. Takže když jsou požadavky přísné, tato metoda není příliš dobrá.
Pro principy spínaného napájení se můžete obrátit na různé typy příruček pro návrh spínaných zdrojů.
2. Dvouúrovňové filtrování je přidání LC filtrů první úrovně
Inhibiční účinek LC filtru na zvlnění šumu je poměrně zřejmý. Podle frekvence zvlnění, kterou chcete odstranit, vyberte vhodný indukční kondenzátor pro vytvoření filtračního obvodu. Obecně může dobře snížit vlnění. V tomto případě musíte vzít v úvahu vzorkovací bod zpětnovazebního napětí. (Jak je uvedeno níže)
Vzorkovací bod je vybrán před LC filtrem (PA) a výstupní napětí se sníží. Protože jakákoli indukčnost má stejnosměrný odpor, při proudovém výstupu dojde k poklesu napětí na indukčnosti, což má za následek snížení výstupního napětí napájecího zdroje. A tento úbytek napětí se mění s výstupním proudem.
Vzorkovací místo se volí za LC filtrem (PB), aby výstupní napětí bylo napětí, jaké chceme. Uvnitř napájecího systému je však zavedena indukčnost a kondenzátor, což může způsobit nestabilitu systému.
3. Po výstupu spínaného zdroje připojte filtraci LDO
Toto je nejúčinnější způsob, jak snížit vlnění a hluk. Výstupní napětí je konstantní a není třeba měnit původní zpětnovazební systém, ale je také cenově nejefektivnější a má nejvyšší spotřebu energie.
Každý LDO má indikátor: poměr potlačení šumu. Je to křivka frekvence-DB, jak je znázorněno na obrázku níže, je křivka LT3024 LT3024.
Po LDO je spínací zvlnění obecně pod 10 mV. Následující obrázek je srovnání vlnění před a po LDO:
Ve srovnání s křivkou na obrázku výše a průběhem vlevo je vidět, že inhibiční účinek LDO je velmi dobrý pro spínací vlnění stovek kHz. Ale ve vysokofrekvenčním rozsahu není účinek LDO tak ideální.
Snižte zvlnění. Důležité je také zapojení PCB spínaného zdroje. U vysokofrekvenčního šumu, vzhledem k velké frekvenci vysoké frekvence, má sice post-stage filtrování určitý efekt, ale efekt není zřejmý. V tomto ohledu existují speciální studie. Jednoduchý přístup je být na diodě a kapacitě C nebo RC, nebo zapojit indukčnost do série.
Výše uvedený obrázek je ekvivalentní obvod skutečné diody. Když je dioda vysokorychlostní, je třeba vzít v úvahu parazitní parametry. Během zpětného zotavení diody se z ekvivalentní indukčnosti a ekvivalentní kapacity stal RC oscilátor, generující vysokofrekvenční oscilaci. Pro potlačení tohoto vysokofrekvenčního kmitání je nutné na obou koncích diody připojit kapacitní C nebo RC vyrovnávací síť. Odpor je obecně 10Ω-100 ω a kapacita je 4,7PF-2,2NF.
Kapacitu C nebo RC na diodě C nebo RC lze určit opakovanými testy. Pokud není zvolen správně, způsobí silnější oscilaci.
Čas odeslání: Červenec-08-2023
