Kytkentätehon aaltoilu on väistämätöntä.Perimmäisenä tavoitteenamme on vähentää tuotannon aaltoilu siedettävälle tasolle.Perustavanlaatuisin ratkaisu tämän tavoitteen saavuttamiseksi on välttää aaltoilun muodostumista.Ensinnäkin Ja syy.
SWITCHin kytkimellä myös induktanssin L virta vaihtelee ylös ja alas lähtövirran voimassa olevan arvon mukaan.Siksi ulostulopäässä on myös aaltoilu, joka on sama taajuus kuin Switch.Yleensä riberin aaltoilu viittaa tähän, mikä liittyy lähtökondensaattorin ja ESR:n kapasiteettiin.Tämän aaltoilun taajuus on sama kuin hakkuriteholähteen alueella kymmenistä satoihin kHz.
Lisäksi Switch käyttää yleensä bipolaarisia transistoreita tai MOSFETejä.Ei ole väliä mikä niistä on, nousu- ja laskuaika on, kun se kytketään päälle ja sammuu.Tällä hetkellä piirissä ei ole kohinaa, joka on sama kuin kytkimen nousun hidastumisaika tai muutaman kerran, ja on yleensä kymmeniä MHz.Vastaavasti diodi D on käänteisessä palautumisessa.Vastaava piiri on resonanssia aiheuttava resistanssikondensaattorien ja induktorien sarja ja kohinan taajuus on kymmeniä MHz.Näitä kahta kohinaa kutsutaan yleensä korkeataajuiseksi kohinaksi, ja amplitudi on yleensä paljon suurempi kuin aaltoilu.
Jos kyseessä on AC/DC-muunnin, kahden yllä olevan väreilyn (kohina) lisäksi on myös AC-kohinaa.Taajuus on vaihtovirtasyötön taajuus, noin 50-60 Hz.On myös yhteismoodikohinaa, koska monien hakkuriteholähteiden teholaite käyttää vaippaa säteilijänä, joka tuottaa vastaavan kapasitanssin.
Kytkentätehon aaltoilun mittaus
Perusvaatimukset:
Kytkentä oskilloskoopilla AC
20 MHz kaistanleveysrajoitus
Irrota anturin maadoitusjohto
1.AC-kytkennän tarkoituksena on poistaa superpositio DC-jännite ja saada tarkka aaltomuoto.
2. 20MHz:n kaistanleveysrajan avaaminen estää korkeataajuisen kohinan häiriöt ja estää virheen.Koska korkeataajuisen koostumuksen amplitudi on suuri, se on poistettava mitattaessa.
3. Irrota oskilloskoopin anturin maadoitusliitin ja käytä maadoitusmittausta häiriöiden vähentämiseksi.Monilla osastoilla ei ole maadoitusrenkaita.Mutta harkitse tätä tekijää arvioidessasi, onko se pätevä.
Toinen asia on käyttää 50Ω liitintä.Oskilloskoopin tietojen mukaan 50Ω-moduulin tehtävänä on poistaa DC-komponentti ja mitata tarkasti AC-komponentti.Tällaisilla erityisillä antureilla varustettuja oskilloskooppeja on kuitenkin vähän.Useimmissa tapauksissa käytetään antureita 100kΩ - 10MΩ, mikä on tilapäisesti epäselvää.
Yllä olevat ovat perusvarotoimet kytkentäaaltoilua mitattaessa.Jos oskilloskoopin anturi ei ole suoraan alttiina lähtöpisteelle, se tulee mitata kierretyillä viivoilla tai 50 Ω koaksiaalikaapeleilla.
Kun mitataan korkeataajuista kohinaa, oskilloskoopin koko kaista on yleensä satoja mega-GHz.Muut ovat samoja kuin edellä.Ehkä eri yrityksillä on erilaisia testausmenetelmiä.Loppujen lopuksi sinun on tiedettävä testitulokset.
Tietoja oskilloskoopista:
Jotkut digitaaliset oskilloskoopit eivät pysty mittaamaan aaltoilua oikein häiriön ja tallennussyvyyden vuoksi.Tässä vaiheessa oskilloskooppi on vaihdettava.Joskus vaikka vanhan simulaatiooskilloskoopin kaistanleveys on vain kymmeniä mega, suorituskyky on parempi kuin digitaalisen oskilloskoopin.
Kytkentätehon aaltoilun esto
Aaltoilujen vaihtamiseksi teoreettisesti ja tosiasiallisesti olemassa.On kolme tapaa tukahduttaa tai vähentää sitä:
1. Lisää induktanssia ja lähtökondensaattorin suodatusta
Hakkuriteholähteen kaavan mukaan induktiivisen induktanssin virran vaihtelukoko ja induktanssiarvo muuttuvat käänteisesti verrannollisiksi ja lähtöaaltoilut ja lähtökondensaattorit ovat kääntäen verrannollisia.Siksi sähkö- ja lähtökondensaattorien lisääminen voi vähentää aaltoilua.
Yllä oleva kuva on virran aaltomuoto hakkuriteholähteen kelassa L. Sen aaltovirta △ i voidaan laskea seuraavasta kaavasta:
Voidaan nähdä, että L-arvon lisääminen tai kytkentätaajuuden lisääminen voi vähentää induktanssin virran vaihteluita.
Vastaavasti lähtöaaltoilujen ja lähtökondensaattoreiden välinen suhde: VRIPPLE = IMAX/(CO × F).Voidaan nähdä, että lähtökondensaattorin arvon lisääminen voi vähentää aaltoilua.
Tavallinen menetelmä on käyttää alumiinisia elektrolyyttikondensaattoreita lähtökapasitanssina suuren kapasiteetin tavoitteen saavuttamiseksi.Elektrolyyttikondensaattorit eivät kuitenkaan ole kovin tehokkaita vaimentamaan korkeataajuista melua, ja ESR on suhteellisen suuri, joten se kytkee keraamisen kondensaattorin viereen korvatakseen alumiinisten elektrolyyttikondensaattorien puutteen.
Samanaikaisesti, kun virtalähde toimii, tuloliittimen jännite VIN ei muutu, mutta virta muuttuu kytkimen mukana.Tällä hetkellä syöttövirtalähde ei tuota virtaa, yleensä lähellä virran tuloliitintä (esimerkiksi buck-tyyppi on lähellä Switchiä), ja se yhdistää kapasitanssin virran tuottamiseksi.
Tämän vastatoimenpiteen jälkeen Buck-kytkimen virtalähde näkyy alla olevassa kuvassa:
Yllä oleva lähestymistapa rajoittuu aaltoilun vähentämiseen.Tilavuusrajan vuoksi induktanssi ei ole kovin suuri;lähtökondensaattori kasvaa tietyssä määrin, eikä sillä ole selvää vaikutusta aaltoilun vähentämiseen;kytkentätaajuuden lisäys lisää kytkentähäviötä.Joten kun vaatimukset ovat tiukat, tämä menetelmä ei ole kovin hyvä.
Hakkuriteholähteen periaatteet löydät erilaisista kytkentätehon suunnitteluoppaista.
2. Kaksitasoinen suodatus lisää ensimmäisen tason LC-suodattimia
LC-suodattimen estävä vaikutus kohinan aaltoilemiseen on suhteellisen ilmeinen.Valitse poistettavan aaltoilutaajuuden mukaan sopiva kelakondensaattori suodatinpiirin muodostamiseksi.Yleensä se voi vähentää aaltoilua hyvin.Tässä tapauksessa sinun on otettava huomioon takaisinkytkentäjännitteen näytteenottopiste.(Kuten alla)
Näytteenottopiste valitaan ennen LC-suodatinta (PA), jolloin lähtöjännitettä pienennetään.Koska millä tahansa induktanssilla on DC-resistanssi, kun virta on ulostulossa, induktanssissa tapahtuu jännitehäviö, mikä johtaa teholähteen lähtöjännitteen laskuun.Ja tämä jännitehäviö muuttuu lähtövirran mukana.
Näytteenottopiste valitaan LC-suodattimen (PB) jälkeen, jotta lähtöjännite on haluamamme jännite.Sähköjärjestelmän sisään on kuitenkin lisätty induktanssi ja kondensaattori, mikä voi aiheuttaa järjestelmän epävakautta.
3. Kytke hakkuriteholähteen lähdön jälkeen LDO-suodatus
Tämä on tehokkain tapa vähentää väreilyä ja melua.Lähtöjännite on vakio, eikä alkuperäistä takaisinkytkentäjärjestelmää tarvitse muuttaa, mutta se on myös kustannustehokkain ja suurin virrankulutus.
Jokaisella LDO:lla on ilmaisin: melunvaimennussuhde.Se on taajuus-DB-käyrä, kuten alla olevassa kuvassa näkyy LT3024 LT3024:n käyrä.
LDO:n jälkeen kytkentäaalto on yleensä alle 10 mV.Seuraava kuva on vertaus aaltoilua ennen ja jälkeen LDO:n:
Yllä olevan kuvan käyrään ja vasemmalla olevaan aaltomuotoon verrattuna voidaan nähdä, että LDO:n estovaikutus on erittäin hyvä satojen KHz:ien kytkentäaaltoille.Mutta korkealla taajuusalueella LDO:n vaikutus ei ole niin ihanteellinen.
Vähennä aaltoilua.Hakkurivirtalähteen piirilevyjohdotus on myös kriittinen.Korkeataajuisen kohinan kohdalla korkean taajuuden suuren taajuuden vuoksi, vaikka vaiheen jälkeisellä suodatuksella on tietty vaikutus, vaikutus ei ole ilmeinen.Tästä on olemassa erityisiä tutkimuksia.Yksinkertainen tapa on olla diodilla ja kapasitanssilla C tai RC tai kytkeä induktanssi sarjaan.
Yllä oleva kuva on todellisen diodin vastaava piiri.Kun diodi on nopea, parasiittiset parametrit on otettava huomioon.Diodin käänteisen palautumisen aikana ekvivalentista induktanssista ja vastaavasta kapasitanssista tuli RC-oskillaattori, joka synnytti korkeataajuista värähtelyä.Tämän suurtaajuisen värähtelyn vaimentamiseksi on tarpeen kytkeä kapasitanssi C- tai RC-puskuriverkko diodin molempiin päihin.Resistanssi on yleensä 10Ω-100 ω ja kapasitanssi 4,7PF-2,2NF.
Diodin C tai RC kapasitanssi C tai RC voidaan määrittää toistuvilla testeillä.Jos sitä ei valita oikein, se aiheuttaa voimakkaamman värähtelyn.
Postitusaika: 08.07.2023