Mreškanje prekidačke snage je neizbježno. Naša krajnja svrha je da smanjimo talasanje izlaza na podnošljiv nivo. Najosnovnije rješenje za postizanje ove svrhe je izbjegavanje stvaranja talasa. Prije svega I uzrok.
Sa prekidačem SWITCH, struja u induktivitetu L također fluktuira gore i dolje na važećoj vrijednosti izlazne struje. Stoga će se također pojaviti valovitost koja je iste frekvencije kao Switch na kraju izlaza. Općenito, talasi rebra se odnose na ovo, što je povezano sa kapacitetom izlaznog kondenzatora i ESR. Frekvencija ovog talasa je ista kao kod prekidačkog napajanja, sa opsegom od desetina do stotina kHz.
Osim toga, Switch općenito koristi bipolarne tranzistore ili MOSFET-ove. Bez obzira koji je, postojat će vrijeme uspona i smanjenja kada je uključen i mrtav. U ovom trenutku, neće biti šuma u krugu koji je isti kao vrijeme povećanja kao vrijeme smanjenja rasta prekidača, ili nekoliko puta, i općenito iznosi desetine MHz. Slično, dioda D je u povratnom oporavku. Ekvivalentno kolo je niz otpornih kondenzatora i induktora, koji će uzrokovati rezonanciju, a frekvencija šuma je desetine MHz. Ova dva šuma se općenito nazivaju visokofrekventnim šumom, a amplituda je obično mnogo veća od talasanja.
Ako se radi o AC/DC pretvaraču, pored gornja dva talasa (šuma), postoji i AC šum. Frekvencija je frekvencija ulaznog AC napajanja, oko 50-60Hz. Postoji i šum u komodu, jer uređaj za napajanje mnogih prekidačkih izvora napajanja koristi školjku kao radijator, koji proizvodi ekvivalentnu kapacitivnost.
Mjerenje talasa sklopne snage
Osnovni zahtjevi:
Spajanje sa osciloskopom AC
Ograničenje propusnog opsega od 20MHz
Isključite žicu za uzemljenje sonde
1. AC spojnica je da se ukloni superpozicija jednosmernog napona i dobije tačan talasni oblik.
2. Otvaranje ograničenja propusnog opsega od 20MHz je da bi se spriječila interferencija visokofrekventnog šuma i spriječila greška. Pošto je amplituda visokofrekventne kompozicije velika, treba je ukloniti kada se meri.
3. Odspojite spojnicu za uzemljenje sonde osciloskopa i koristite mjerenje tla da biste smanjili smetnje. Mnoga odjeljenja nemaju prstenove za uzemljenje. Ali uzmite u obzir ovaj faktor kada procjenjujete da li je kvalifikovan.
Druga stvar je korištenje terminala od 50Ω. Prema informacijama osciloskopa, 50Ω modul treba da ukloni DC komponentu i precizno izmjeri AC komponentu. Međutim, postoji nekoliko osciloskopa sa takvim posebnim sondama. U većini slučajeva koristi se sonda od 100kΩ do 10MΩ, što je privremeno nejasno.
Gore navedene su osnovne mjere predostrožnosti pri mjerenju valovitosti prebacivanja. Ako sonda osciloskopa nije direktno izložena izlaznoj tački, treba je mjeriti upredenim linijama ili koaksijalnim kablovima od 50Ω.
Kada se meri visokofrekventni šum, puni opseg osciloskopa je generalno na nivou od stotine mega do GHz. Ostali su isti kao gore navedeni. Možda različite kompanije imaju različite metode testiranja. U konačnoj analizi, morate znati svoje rezultate testa.
O osciloskopu:
Neki digitalni osciloskopi ne mogu ispravno izmjeriti talase zbog smetnji i dubine memorije. U ovom trenutku treba zamijeniti osciloskop. Ponekad, iako je širina pojasa starog simulacionog osciloskopa samo desetine mega, performanse su bolje od digitalnog osciloskopa.
Inhibicija talasa preklopne snage
Za prebacivanje talasa, teoretski i stvarno postoje. Postoje tri načina da ga potisnete ili smanjite:
1. Povećajte induktivnost i filtriranje izlaznog kondenzatora
Prema formuli prekidačkog napajanja, veličina strujne fluktuacije i vrijednost induktivnosti induktivne induktivnosti postaju obrnuto proporcionalni, a izlazni talasi i izlazni kondenzatori su obrnuto proporcionalni. Stoga povećanje električnih i izlaznih kondenzatora može smanjiti talase.
Slika iznad je talasni oblik struje u induktoru za napajanje prekidača L. Njegova talasna struja △ i može se izračunati iz sljedeće formule:
Može se vidjeti da povećanje L vrijednosti ili povećanje frekvencije uključivanja može smanjiti trenutne fluktuacije induktivnosti.
Slično, odnos između izlaznih talasa i izlaznih kondenzatora: VRIPPLE = IMAX/(CO × F). Može se vidjeti da povećanje izlazne vrijednosti kondenzatora može smanjiti valovitost.
Uobičajena metoda je korištenje aluminijskih elektrolitičkih kondenzatora za izlazni kapacitet kako bi se postigla svrha velikog kapaciteta. Međutim, elektrolitski kondenzatori nisu baš efikasni u suzbijanju visokofrekventne buke, a ESR je relativno velik, pa će pored njega povezati keramički kondenzator kako bi 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 osigurava strujni izvor, obično blizu strujnog ulaznog terminala (uzimajući tip buck kao primjer, nalazi se u blizini prekidača), i povezuje kapacitivnost da obezbijedi struju.
Nakon primjene ove protumjere, napajanje Buck prekidača je prikazano na donjoj slici:
Gornji pristup je ograničen na smanjenje talasa. Zbog ograničenja volumena, induktivnost neće biti velika; izlazni kondenzator se povećava do određenog stepena i nema očiglednog efekta na smanjenje talasa; povećanje frekvencije prebacivanja će povećati gubitak prekidača. Dakle, kada su zahtjevi strogi, ova metoda nije baš dobra.
Za principe prekidačkog napajanja, možete se obratiti različitim vrstama priručnika za projektiranje prekidačke snage.
2. Filtriranje na dva nivoa je dodavanje LC filtera prvog nivoa
Inhibicijski efekat LC filtera na talasanje buke je relativno očigledan. Prema frekvenciji talasanja koju treba ukloniti, odaberite odgovarajući kondenzator induktora za formiranje kruga filtera. Općenito, može dobro smanjiti talasanje. U ovom slučaju, morate uzeti u obzir tačku uzorkovanja povratnog napona. (Kao što je prikazano ispod)
Tačka uzorkovanja se bira prije LC filtera (PA), a izlazni napon će se smanjiti. Budući da bilo koja induktivnost ima DC otpor, kada postoji strujni izlaz, doći će do pada napona u induktivnosti, što će rezultirati smanjenjem izlaznog napona napajanja. I ovaj pad napona se mijenja sa izlaznom strujom.
Tačka uzorkovanja se bira nakon LC filtera (PB), tako da izlazni napon bude napon koji želimo. Međutim, induktivitet i kondenzator se uvode unutar elektroenergetskog sistema, što može uzrokovati nestabilnost sistema.
3. Nakon izlaza prekidačkog napajanja, spojite LDO filtriranje
Ovo je najefikasniji način za smanjenje talasanja i buke. Izlazni napon je konstantan i ne treba mijenjati originalni sistem povratne sprege, ali je ujedno i najisplativiji i sa najvećom potrošnjom energije.
Svaki LDO ima indikator: omjer potiskivanja buke. To je kriva frekvencije-DB, kao što je prikazano na slici ispod je kriva LT3024 LT3024.
Nakon LDO, valovitost prebacivanja je općenito ispod 10mV. Sljedeća slika je poređenje talasa prije i nakon LDO:
U poređenju sa krivom na gornjoj slici i talasnim oblikom sa leve strane, može se videti da je inhibitorni efekat LDO veoma dobar za talase prebacivanja stotina KHz. Ali unutar raspona visokih frekvencija, učinak LDO nije tako idealan.
Smanjite talase. PCB ožičenje prekidačkog napajanja je takođe kritično. Za visokofrekventni šum, zbog velike frekvencije visoke frekvencije, iako naknadno filtriranje ima određeni efekat, efekat nije očigledan. Postoje posebne studije u vezi s tim. Jednostavan pristup je biti na diodi i kapacitivnosti C ili RC, ili spojiti induktivnost u seriju.
Gornja slika je ekvivalentno kolo stvarne diode. Kada je dioda brza, moraju se uzeti u obzir parazitni parametri. Tokom reverznog oporavka diode, ekvivalentna induktivnost i ekvivalentna kapacitivnost postali su RC oscilator, generirajući visokofrekventne oscilacije. Da bi se suzbila ova visokofrekventna oscilacija, potrebno je spojiti kapacitivnu C ili RC bafer mrežu na oba kraja diode. Otpor je općenito 10Ω-100 ω, a kapacitivnost je 4,7PF-2,2NF.
Kapacitet C ili RC na diodi C ili RC može se odrediti ponovljenim testovima. Ako nije pravilno odabran, to će uzrokovati jače oscilacije.
Vrijeme objave: Jul-08-2023
