Mreškanje pri preključivanju je neizbježno. Naš krajnji cilj je smanjiti izlazno mreškanje na podnošljiv nivo. Najosnovnije rješenje za postizanje ovog cilja je izbjegavanje stvaranja mreškanja. Prije svega, i uzrok.
Sa prekidačem na PREKIDAČU, struja u induktivitetu L također fluktuira gore-dolje na važećoj vrijednosti izlazne struje. Stoga će se na izlaznom kraju pojaviti i talasanje iste frekvencije kao i prekidač. Općenito, talasanje rebra odnosi se na ovo, što je povezano s kapacitetom izlaznog kondenzatora i ESR-om. Frekvencija ovog talasanja je ista kao i kod prekidačkog napajanja, s rasponom od desetina do stotina kHz.
Osim toga, Switch uglavnom koristi bipolarne tranzistore ili MOSFET-ove. Bez obzira na to koji je, postojat će vrijeme porasta i smanjenja napona kada je uključen i neaktivan. U ovom trenutku, neće biti šuma u kolu koji je jednak vremenu porasta i smanjenja napona Switcha, ili nekoliko puta duži, i obično je desetine MHz. Slično tome, dioda D je u obrnutom oporavku. Ekvivalentno kolo je serija otpornih kondenzatora i induktora, što će uzrokovati rezonancu, a frekvencija šuma je desetine MHz. Ova dva šuma se obično nazivaju visokofrekventnim šumom, a amplituda je obično mnogo veća od talasanja.
Ako se radi o AC/DC pretvaraču, pored gore navedena dva talasanja (šuma), postoji i AC šum. Frekvencija je frekvencija ulaznog AC napajanja, oko 50-60Hz. Postoji i šum u ko-modu, jer uređaji za napajanje mnogih prekidačkih napajanja koriste kućište kao radijator, što proizvodi ekvivalentni kapacitet.
Mjerenje valovitosti preklopne snage
Osnovni zahtjevi:
Spajanje s osciloskopom AC
Ograničenje propusnog opsega od 20MHz
Isključite žicu za uzemljenje sonde
1.AC sprega služi za uklanjanje superpozicije DC napona i dobijanje tačnog talasnog oblika.
2. Otvaranje granice propusnog opsega od 20MHz služi za sprječavanje interferencije visokofrekventnog šuma i sprječavanje greške. Budući da je amplituda visokofrekventnog sastava velika, treba je ukloniti prilikom mjerenja.
3. Isključite uzemljenje sa osciloskopske sonde i koristite mjerenje uzemljenja kako biste smanjili smetnje. Mnogi odjeli nemaju prstenove za uzemljenje. Ali uzmite u obzir ovaj faktor prilikom procjene da li je kvalifikovan.
Druga stvar je korištenje terminala od 50Ω. Prema informacijama osciloskopa, modul od 50Ω služi za uklanjanje DC komponente i precizno mjerenje AC komponente. Međutim, postoji malo osciloskopa s takvim posebnim sondama. U većini slučajeva koriste se sonde od 100kΩ do 10MΩ, što je trenutno nejasno.
Gore navedene mjere opreza su osnovne mjere opreza pri mjerenju valovitosti preklapanja. Ako sonda osciloskopa nije direktno izložena izlaznoj tački, treba je mjeriti upredenim vodovima ili koaksijalnim kablovima od 50Ω.
Prilikom mjerenja visokofrekventnog šuma, puni opseg osciloskopa je uglavnom na nivou od stotina mega-GHz. Drugi su isti kao gore navedeni. Možda različite kompanije imaju različite metode ispitivanja. U konačnoj analizi, morate znati rezultate ispitivanja.
O osciloskopu:
Neki digitalni osciloskopi ne mogu ispravno mjeriti valove zbog smetnji i dubine pohrane. U tom slučaju, osciloskop treba zamijeniti. Ponekad, iako je propusni opseg starog simulacijskog osciloskopa samo desetine megabajta, performanse su bolje od digitalnih osciloskopa.
Inhibicija talasanja preklopne snage
Za preklopne valove, teoretski i stvarno postoje. Postoje tri načina da se oni suzbiju ili smanje:
1. Povećajte induktivitet i filtriranje izlaznog kondenzatora
Prema formuli za preklopno napajanje, veličina fluktuacije struje i vrijednost induktiviteta postaju obrnuto proporcionalne, a izlazni valovi i izlazni kondenzatori su obrnuto proporcionalni. Stoga, povećanje električnih i izlaznih kondenzatora može smanjiti valove.
Gornja slika prikazuje oblik vala struje u induktoru L prekidačkog napajanja. Njegova struja valovitosti △ i može se izračunati pomoću sljedeće formule:
Može se vidjeti da povećanje vrijednosti L ili povećanje frekvencije preključivanja može smanjiti fluktuacije struje u induktivitetu.
Slično tome, odnos između izlaznog talasanja i izlaznih kondenzatora: VRIPPLE = IMAX/(CO × F). Može se vidjeti da povećanje vrijednosti izlaznog kondenzatora može smanjiti talasanje.
Uobičajena metoda je korištenje aluminijskih elektrolitskih kondenzatora za izlazni kapacitet kako bi se postigao cilj velikog kapaciteta. Međutim, elektrolitički kondenzatori nisu baš efikasni 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.
Istovremeno, kada napajanje radi, napon VIN ulaznog terminala se ne mijenja, ali se struja mijenja s prekidačem. U ovom trenutku, ulazno napajanje ne obezbjeđuje dobar izvor struje, obično blizu strujnog ulaznog terminala (na primjer, buck tip je blizu prekidača), već povezuje kapacitivnost kako bi obezbijedilo struju.
Nakon primjene ove protumjere, napajanje s Buck prekidačem prikazano je na slici ispod:
Gore navedeni pristup je ograničen na smanjenje valovitosti. Zbog ograničenja volumena, induktivnost neće biti velika; izlazni kondenzator se povećava do određenog stepena i nema očiglednog efekta na smanjenje valovitosti; povećanje frekvencije preključivanja će povećati gubitke preključivanja. Dakle, kada su zahtjevi strogi, ova metoda nije baš dobra.
Za principe preklopnog napajanja, možete se obratiti različitim priručnicima za dizajn preklopnog napajanja.
2. Dvostepeno filtriranje služi za dodavanje LC filtera prvog nivoa
Inhibitorni učinak LC filtera na valovitost šuma je relativno očigledan. U zavisnosti od frekvencije valovitosti koju treba ukloniti, odaberite odgovarajući induktivni kondenzator za formiranje kola filtera. Generalno, to može dobro smanjiti valovitost. U ovom slučaju, potrebno je uzeti u obzir tačku uzorkovanja napona povratne sprege. (Kao što je prikazano ispod)
Tačka uzorkovanja se odabire prije LC filtera (PA), a izlazni napon će se smanjiti. Budući da svaka 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 željeni napon. Međutim, unutar elektroenergetskog sistema se uvode induktivitet i kondenzator, što može uzrokovati nestabilnost sistema.
3. Nakon izlaza prekidačkog napajanja, spojite LDO filtriranje
Ovo je najefikasniji način za smanjenje talasanja i šuma. Izlazni napon je konstantan i ne treba mijenjati originalni sistem povratne sprege, ali je ujedno i najisplativiji i ima najveću potrošnju energije.
Svaki LDO ima indikator: omjer supresije šuma. To je krivulja frekvencija-DB, kao što je prikazano na slici ispod, krivulja za LT3024.
Nakon LDO-a, valovitost preključivanja je uglavnom ispod 10mV. Sljedeća slika prikazuje poređenje valovitosti prije i poslije LDO-a:
U poređenju sa krivuljom na gornjoj slici i talasnim oblikom sa lijeve strane, može se vidjeti da je inhibitorni efekat LDO-a veoma dobar za talasanje preklapanja od stotina KHz. Ali unutar visokog frekventnog opsega, efekat LDO-a nije tako idealan.
Smanjite talasanje. Ožičenje PCB-a prekidačkog napajanja je također ključno. Za visokofrekventni šum, zbog velike frekvencije visoke frekvencije, iako post-fazno filtriranje ima određeni učinak, učinak nije očigledan. Postoje posebne studije u tom smislu. Jednostavan pristup je spojiti diodu i kapacitet C ili RC, ili spojiti induktivitet serijski.
Gornja slika prikazuje ekvivalentno kolo stvarne diode. Kada je dioda brza, moraju se uzeti u obzir parazitski parametri. Tokom inverznog oporavka diode, ekvivalentna induktivnost i ekvivalentni kapacitet postaju RC oscilator, generirajući visokofrekventne oscilacije. Da bi se suzbile ove visokofrekventne oscilacije, potrebno je spojiti kapacitivnost C ili RC bafer mrežu na oba kraja diode. Otpor je obično 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 se ne odabere pravilno, uzrokovat će jače oscilacije.
Vrijeme objave: 08.07.2023.
