Ripplingen i svitsjeeffekten er uunngåelig. Vårt endelige mål er å redusere utgangsripplingen til et tålelig nivå. Den mest grunnleggende løsningen for å oppnå dette målet er å unngå generering av rippler. Først og fremst, og årsaken.
Med bryteren på SWITCHEN svinger strømmen i induktansen L også opp og ned ved den gyldige verdien av utgangsstrømmen. Derfor vil det også være en ripple som har samme frekvens som bryteren på utgangsenden. Generelt refererer ripplene på ribben til dette, som er relatert til kapasiteten til utgangskondensatoren og ESR. Frekvensen til denne ripplen er den samme som den svitsjede strømforsyningen, med et område på titalls til hundrevis av kHz.
I tillegg bruker Switch vanligvis bipolare transistorer eller MOSFET-er. Uansett hvilken det er, vil det være en stige- og minkingstid når den er slått på og død. På dette tidspunktet vil det ikke være noen støy i kretsen som er den samme som økningstiden som Switchens stige- og minkingstid, eller noen få ganger, og er vanligvis titalls MHz. På samme måte er dioden D i revers gjenoppretting. Den ekvivalente kretsen er en serie motstandskondensatorer og induktorer, som vil forårsake resonans, og støyfrekvensen er titalls MHz. Disse to støyene kalles vanligvis høyfrekvent støy, og amplituden er vanligvis mye større enn ripplet.
Hvis det er en AC/DC-omformer, er det i tillegg til de to ovennevnte ripplene (støyen) også AC-støy. Frekvensen er frekvensen til inngangsstrømforsyningen, omtrent 50–60 Hz. Det er også en co-mode-støy, fordi strømforsyningen til mange svitsjede strømforsyninger bruker skallet som en radiator, noe som produserer en tilsvarende kapasitans.
Måling av svitsjeeffektrippler
Grunnleggende krav:
Kobling med et oscilloskop AC
20 MHz båndbreddegrense
Trekk ut jordledningen til sonden
1. AC-kobling er for å fjerne superposisjons-DC-spenningen og oppnå en nøyaktig bølgeform.
2. Å åpne båndbreddegrensen på 20 MHz er for å forhindre interferens fra høyfrekvent støy og forhindre feil. Fordi amplituden til høyfrekvent sammensetning er stor, bør den fjernes ved måling.
3. Trekk ut jordklemmen på oscilloskopproben, og bruk jordmålingen for å redusere interferens. Mange avdelinger har ikke jordringer. Men vurder denne faktoren når du vurderer om den er kvalifisert.
Et annet poeng er å bruke en 50Ω-terminal. I følge informasjonen om oscilloskopet, er 50Ω-modulen for å fjerne DC-komponenten og måle AC-komponenten nøyaktig. Det finnes imidlertid få oscilloskoper med slike spesielle prober. I de fleste tilfeller brukes prober fra 100kΩ til 10MΩ, noe som er midlertidig uklart.
Ovennevnte er de grunnleggende forholdsreglene ved måling av svitsjerippel. Hvis oscilloskopproben ikke er direkte eksponert for utgangspunktet, bør den måles med tvinnede ledninger eller 50Ω koaksialkabler.
Når man måler høyfrekvent støy, er hele oscilloskopets bånd vanligvis på nivået hundrevis av mega til GHz. Andre er de samme som de ovennevnte. Kanskje forskjellige selskaper har forskjellige testmetoder. Til syvende og sist må du kjenne testresultatene dine.
Om oscilloskop:
Noen digitale oscilloskop kan ikke måle ripples riktig på grunn av interferens og lagringsdybde. På dette tidspunktet bør oscilloskopet byttes ut. Noen ganger, selv om det gamle simuleringsoscilloskopets båndbredde bare er titalls mega, er ytelsen bedre enn det digitale oscilloskopet.
Hemming av svitsjeeffektkrusninger
For koblingsrippler, teoretisk og faktisk eksisterer det. Det er tre måter å undertrykke eller redusere dem på:
1. Øk induktansen og filtreringen av utgangskondensatoren
I henhold til formelen for den svitsjede strømforsyningen blir strømsvingningsstørrelsen og induktansverdien til den induktive induktansen omvendt proporsjonal, og utgangsripplene og utgangskondensatorene er omvendt proporsjonale. Derfor kan økning av elektriske og utgangskondensatorer redusere ripplene.
Bildet ovenfor viser strømbølgeformen i spolen L i den svitsjede strømforsyningen. Rippelstrømmen △i kan beregnes ved hjelp av følgende formel:
Det kan sees at økning av L-verdien eller økning av svitsjefrekvensen kan redusere strømsvingningene i induktansen.
På samme måte er forholdet mellom utgangsrippler og utgangskondensatorer: VRIPPLE = IMAX/(CO × F). Det kan sees at å øke verdien på utgangskondensatoren kan redusere ripplen.
Den vanlige metoden er å bruke aluminiumselektrolyttiske kondensatorer for utgangskapasitans for å oppnå formålet med stor kapasitet. Elektrolyttiske kondensatorer er imidlertid ikke veldig effektive til å undertrykke høyfrekvent støy, og ESR er relativt stor, så det vil bli koblet en keramisk kondensator ved siden av for å kompensere for mangelen på aluminiumselektrolyttiske kondensatorer.
Samtidig, når strømforsyningen er i drift, forblir spenningen VIN på inngangsterminalen uendret, men strømmen endres med bryteren. På dette tidspunktet gir ikke inngangsstrømforsyningen strøm, vanligvis nær strøminngangsterminalen (for eksempel buck-typen, nær bryteren), og kobler kapasitansen for å gi strøm.
Etter at dette mottiltaket er brukt, vises Buck-bryterens strømforsyning i figuren nedenfor:
Ovennevnte tilnærming er begrenset til å redusere rippler. På grunn av volumgrensen vil induktansen ikke være veldig stor; utgangskondensatoren øker til en viss grad, og det er ingen åpenbar effekt på å redusere ripplene; økningen av svitsjefrekvensen vil øke svitsjetapet. Så når kravene er strenge, er denne metoden ikke veldig god.
For prinsippene for svitsjet strømforsyning, kan du se i ulike typer manualer for design av svitsjet strøm.
2. To-nivå filtrering er å legge til LC-filtre på første nivå
LC-filterets hemmende effekt på støyrippelen er relativt åpenbar. I henhold til rippelfrekvensen som skal fjernes, velg passende induktorkondensator for å danne filterkretsen. Generelt kan dette redusere rippelen godt. I dette tilfellet må du vurdere samplingspunktet for tilbakekoblingsspenningen. (Som vist nedenfor)
Samplingspunktet velges før LC-filteret (PA), og utgangsspenningen vil reduseres. Fordi enhver induktans har en likestrømsmotstand, vil det være et spenningsfall i induktansen når det er en strømutgang, noe som resulterer i en reduksjon i utgangsspenningen til strømforsyningen. Og dette spenningsfallet endres med utgangsstrømmen.
Samplingspunktet velges etter LC-filteret (PB), slik at utgangsspenningen er den spenningen vi ønsker. Imidlertid introduseres en induktans og en kondensator inne i strømforsyningssystemet, noe som kan forårsake systemustabilitet.
3. Etter utgangen fra den svitsjede strømforsyningen, koble til LDO-filtreringen
Dette er den mest effektive måten å redusere rippler og støy. Utgangsspenningen er konstant og det er ikke nødvendig å endre det opprinnelige tilbakekoblingssystemet, men det er også den mest kostnadseffektive og har det høyeste strømforbruket.
Enhver LDO har en indikator: støydempingforhold. Det er en frekvens-DB-kurve, som vist i figuren nedenfor er kurven til LT3024.
Etter LDO er bryterrippelen vanligvis under 10 mV. Figuren nedenfor viser en sammenligning av rippelen før og etter LDO:
Sammenlignet med kurven i figuren ovenfor og bølgeformen til venstre, kan man se at den hemmende effekten til LDO er veldig god for svitsjebølger på hundrevis av kHz. Men innenfor et høyt frekvensområde er ikke effekten til LDO så ideell.
Reduser krusninger. PCB-kablingen til den svitsjede strømforsyningen er også kritisk. For høyfrekvent støy, på grunn av den store høyfrekvensfrekvensen, er selv om ettertrinnsfiltreringen har en viss effekt, ikke åpenbar. Det finnes spesielle studier på dette området. Den enkle tilnærmingen er å bruke dioden og kapasitansen C eller RC, eller koble induktansen i serie.
Figuren ovenfor viser en ekvivalent krets av den faktiske dioden. Når dioden har høy hastighet, må parasittiske parametere tas i betraktning. Under diodens reverserte gjenoppretting blir den ekvivalente induktansen og ekvivalente kapasitansen en RC-oscillator, som genererer høyfrekvente oscillasjoner. For å undertrykke disse høyfrekvente oscillasjonene er det nødvendig å koble til kapasitans C eller et RC-buffernettverk i begge ender av dioden. Motstanden er vanligvis 10Ω–100 ω, og kapasitansen er 4,7PF–2,2NF.
Kapasitansen C eller RC på dioden C eller RC kan bestemmes ved gjentatte tester. Hvis den ikke velges riktig, vil den forårsake kraftigere oscillasjon.
Publisert: 08.07.2023
