Valovanje preklopne moči je neizogibno. Naš končni namen je zmanjšati izhodno valovanje na sprejemljivo raven. Najbolj temeljna rešitev za dosego tega namena je izogibanje ustvarjanju valovanja. Najprej in vzrok.
S preklopom STIKALA tudi tok v induktivnosti L niha gor in dol pri veljavni vrednosti izhodnega toka. Zato bo na izhodnem koncu prisotno tudi valovanje, ki je enake frekvenci kot Switch. Na splošno se valovanje rebra nanaša na to, kar je povezano z zmogljivostjo izhodnega kondenzatorja in ESR. Frekvenca tega valovanja je enaka frekvenci stikalnega napajanja z razponom od deset do sto kHz.
Poleg tega Switch na splošno uporablja bipolarne tranzistorje ali MOSFET-e. Ne glede na to, kateri je, bo čas vzpona in zmanjšanja, ko je vklopljen in mrtev. V tem času v tokokrogu ne bo hrupa, ki je enak času povečanja kot čas zmanjševanja dviga stikala ali nekajkrat in je na splošno več deset MHz. Podobno je dioda D v obratni obnovi. Enakovredno vezje je niz uporovnih kondenzatorjev in induktorjev, ki bodo povzročili resonanco, frekvenca hrupa pa je več deset MHz. Ta dva šuma se običajno imenujeta visokofrekvenčni šum, amplituda pa je običajno veliko večja od valovanja.
Če gre za AC / DC pretvornik, je poleg zgornjih dveh valov (šuma) prisoten še AC šum. Frekvenca je frekvenca vhodnega napajanja izmeničnega toka, približno 50-60Hz. Obstaja tudi sonačinski šum, ker napajalna naprava mnogih stikalnih napajalnikov uporablja ohišje kot radiator, ki proizvaja enako kapacitivnost.
Merjenje valovanja preklopne moči
Osnovne zahteve:
Sklop z osciloskopom AC
Omejitev pasovne širine 20MHz
Odklopite ozemljitveno žico sonde
1. AC sklopka je namenjena odstranitvi superpozicijske enosmerne napetosti in pridobitvi natančne valovne oblike.
2. Odpiranje omejitve pasovne širine 20MHz je preprečiti motnje visokofrekvenčnega hrupa in preprečiti napako. Ker je amplituda visokofrekvenčne sestave velika, jo je treba med merjenjem odstraniti.
3. Odklopite ozemljitveno sponko sonde osciloskopa in uporabite merjenje talne meritve, da zmanjšate motnje. Mnogi oddelki nimajo talnih obročev. Vendar upoštevajte ta dejavnik, ko presojate, ali je kvalificiran.
Druga točka je uporaba priključka 50Ω. V skladu z informacijami osciloskopa naj bi modul 50Ω odstranil enosmerno komponento in natančno izmeril izmenično komponento. Osciloskopov s tako posebnimi sondami pa je malo. V večini primerov se uporablja uporaba sond od 100 kΩ do 10 MΩ, kar je začasno nejasno.
Zgoraj so navedeni osnovni previdnostni ukrepi pri merjenju preklopnega valovanja. Če sonda osciloskopa ni neposredno izpostavljena izhodni točki, jo je treba meriti z zavitimi linijami ali 50Ω koaksialnimi kabli.
Pri merjenju visokofrekvenčnega šuma je celoten pas osciloskopa običajno na stotine mega do GHz. Drugi so enaki kot zgoraj. Morda imajo različna podjetja različne testne metode. V končni analizi morate poznati rezultate svojih testov.
O osciloskopu:
Nekateri digitalni osciloskopi ne morejo pravilno izmeriti valovanja zaradi motenj in globine shranjevanja. V tem času je treba zamenjati osciloskop. Čeprav je pasovna širina starega simulacijskega osciloskopa le nekaj deset mega, je včasih zmogljivost boljša od digitalnega osciloskopa.
Zaviranje valovanja preklopne moči
Za preklapljanje valovanje teoretično in dejansko obstaja. Obstajajo trije načini, kako ga zatreti ali zmanjšati:
1. Povečajte induktivnost in filtriranje izhodnega kondenzatorja
V skladu s formulo stikalnega napajalnika sta trenutna velikost nihanja in vrednost induktivnosti induktivne induktivnosti obratno sorazmerna, izhodni valovi in izhodni kondenzatorji pa obratno sorazmerni. Zato lahko povečanje električnih in izhodnih kondenzatorjev zmanjša valovanje.
Na zgornji sliki je valovna oblika toka v induktorju stikalnega napajalnika L. Njegov valovni tok △ i je mogoče izračunati z naslednjo formulo:
Vidimo lahko, da lahko povečanje vrednosti L ali povečanje preklopne frekvence zmanjša trenutna nihanja induktivnosti.
Podobno razmerje med izhodnimi valovi in izhodnimi kondenzatorji: VRIPPLE = IMAX/(CO × F). Vidimo lahko, da lahko povečanje vrednosti izhodnega kondenzatorja zmanjša valovanje.
Običajna metoda je uporaba aluminijastih elektrolitskih kondenzatorjev za izhodno kapacitivnost, da se doseže namen velike zmogljivosti. Vendar pa elektrolitski kondenzatorji niso zelo učinkoviti pri zatiranju visokofrekvenčnega šuma, ESR pa je razmeroma velik, zato bo zraven priključil keramični kondenzator, da bi nadomestil pomanjkanje aluminijastih elektrolitskih kondenzatorjev.
Istočasno, ko napajalnik deluje, je napetost VIN vhodnega terminala nespremenjena, tok pa se spreminja s stikalom. V tem času vhodni napajalnik ne zagotavlja tokovnega vodnjaka, običajno v bližini tokovnega vhodnega terminala (če vzamemo na primer tip buck, je blizu stikala), in povezuje kapacitivnost, da zagotovi tok.
Po uporabi tega protiukrepa je napajalnik stikala Buck prikazan na spodnji sliki:
Zgornji pristop je omejen na zmanjšanje valovanja. Zaradi omejitve prostornine induktivnost ne bo zelo velika; izhodni kondenzator se poveča do določene stopnje in ni očitnega učinka na zmanjšanje valovanja; povečanje preklopne frekvence bo povečalo preklopno izgubo. Torej, ko so zahteve stroge, ta metoda ni zelo dobra.
Za načela stikalnega napajanja se lahko obrnete na različne vrste priročnikov za načrtovanje stikalnega napajanja.
2. Dvostopenjsko filtriranje je dodajanje LC filtrov prve stopnje
Zaviralni učinek LC filtra na valovanje hrupa je relativno očiten. Glede na frekvenco valovanja, ki jo želite odstraniti, izberite ustrezen induktorski kondenzator za oblikovanje filtrirnega vezja. Na splošno lahko dobro zmanjša valovanje. V tem primeru morate upoštevati točko vzorčenja povratne napetosti. (Kot je prikazano spodaj)
Točka vzorčenja je izbrana pred LC filtrom (PA) in izhodna napetost se zmanjša. Ker ima vsaka induktivnost upornost na enosmerni tok, bo pri izhodnem toku prišlo do padca napetosti v induktivnosti, kar bo povzročilo zmanjšanje izhodne napetosti napajalnika. In ta padec napetosti se spreminja z izhodnim tokom.
Točka vzorčenja je izbrana po LC filtru (PB), tako da je izhodna napetost napetost, ki jo želimo. Vendar sta v napajalni sistem vnesena induktivnost in kondenzator, kar lahko povzroči nestabilnost sistema.
3. Po izhodu stikalnega napajanja priključite LDO filtriranje
To je najučinkovitejši način za zmanjšanje valovanja in hrupa. Izhodna napetost je konstantna in ni treba spreminjati prvotnega povratnega sistema, vendar je tudi najbolj stroškovno učinkovita in ima največjo porabo energije.
Vsak LDO ima indikator: razmerje dušenja šuma. To je krivulja frekvence DB, kot je prikazano na spodnji sliki, je krivulja LT3024 LT3024.
Po LDO je preklopno valovanje na splošno pod 10 mV. Naslednja slika je primerjava valovanja pred in po LDO:
V primerjavi s krivuljo na zgornji sliki in valovno obliko na levi je razvidno, da je zaviralni učinek LDO zelo dober za preklopno valovanje na stotine kHz. Toda znotraj visokofrekvenčnega območja učinek LDO ni tako idealen.
Zmanjšajte valovanje. Tudi ožičenje PCB stikalnega napajalnika je kritično. Pri visokofrekvenčnem šumu, zaradi visoke frekvence visoke frekvence, čeprav ima filtriranje po stopnji določen učinek, učinek ni očiten. V zvezi s tem obstajajo posebne študije. Enostaven pristop je na diodi in kapacitivnosti C ali RC ali povežite induktivnost zaporedno.
Zgornja slika je enakovredno vezje dejanske diode. Ko je dioda visokohitrostna, je treba upoštevati parazitske parametre. Med obratno obnovitvijo diode sta ekvivalentna induktivnost in ekvivalentna kapacitivnost postala RC oscilator, ki ustvarja visokofrekvenčno nihanje. Da bi zadušili to visokofrekvenčno nihanje, je treba na obeh koncih diode priključiti kapacitivnost C ali RC vmesno mrežo. Upornost je običajno 10Ω-100 ω, kapacitivnost pa 4,7PF-2,2NF.
Kapacitivnost C ali RC na diodi C ali RC je mogoče določiti s ponovljenimi preskusi. Če ni pravilno izbran, bo povzročil močnejše nihanje.
Čas objave: 8. julij 2023
