Omskiftningseffekten er uundgåelig.Vores ultimative formål er at reducere output ripple til et acceptabelt niveau.Den mest fundamentale løsning til at opnå dette formål er at undgå generering af krusninger.Først og fremmest og årsagen.
Med kontakten på SWITCH svinger strømmen i induktansen L også op og ned ved den gyldige værdi af udgangsstrømmen.Derfor vil der også være en ripple, der har samme frekvens som Switch i udgangsenden.Generelt refererer ribbens krusninger til dette, hvilket er relateret til kapaciteten af udgangskondensatoren og ESR.Frekvensen af denne krusning er den samme som den skiftende strømforsyning med et interval på 10-100 kHz.
Derudover bruger Switch generelt bipolære transistorer eller MOSFET'er.Lige meget hvilken en er, vil der være en stignings- og faldtid, når den er tændt og død.På dette tidspunkt vil der ikke være nogen støj i kredsløbet, der er det samme som stigningstiden, da Switch stiger reduktionstid, eller et par gange, og er generelt snesevis af MHz.Tilsvarende er dioden D i omvendt genopretning.Det tilsvarende kredsløb er rækken af modstandskondensatorer og induktorer, som vil forårsage resonans, og støjfrekvensen er snesevis af MHz.Disse to støj kaldes generelt højfrekvent støj, og amplituden er normalt meget større end krusningen.
Hvis det er en AC/DC-konverter, er der udover de to ovenstående bølger (støj) også AC-støj.Frekvensen er frekvensen af input AC strømforsyning, omkring 50-60Hz.Der er også en co-mode støj, fordi strømenheden i mange skiftende strømforsyninger bruger skallen som en radiator, som producerer en tilsvarende kapacitans.
Måling af koblingseffekt ripples
Grundlæggende krav:
Kobling med et oscilloskop AC
20MHz båndbreddegrænse
Tag sondens jordledning ud
1.AC kobling er at fjerne superposition DC spænding og opnå en nøjagtig bølgeform.
2. Åbning af 20MHz båndbreddegrænsen er for at forhindre interferens fra højfrekvent støj og forhindre fejlen.Fordi amplituden af højfrekvent sammensætning er stor, bør den fjernes, når den måles.
3. Træk jordklemmen ud af oscilloskopsonden, og brug jordmålingen til at reducere interferens.Mange afdelinger har ikke jordringe.Men overvej denne faktor, når du skal vurdere, om den er kvalificeret.
Et andet punkt er at bruge en 50Ω terminal.Ifølge oplysningerne fra oscilloskopet skal 50Ω-modulet fjerne DC-komponenten og måle AC-komponenten nøjagtigt.Der er dog få oscilloskoper med sådanne specielle sonder.I de fleste tilfælde anvendes brugen af sonder fra 100kΩ til 10MΩ, hvilket er midlertidigt uklart.
Ovenstående er de grundlæggende forholdsregler ved måling af koblingsbølgen.Hvis oscilloskopsonden ikke er direkte udsat for udgangspunktet, skal den måles med snoede linjer eller 50Ω koaksialkabler.
Ved måling af højfrekvent støj er oscilloskopets fulde bånd generelt hundredvis af mega til GHz niveau.Andre er de samme som ovenstående.Måske har forskellige virksomheder forskellige testmetoder.I sidste ende skal du kende dine testresultater.
Om oscilloskop:
Nogle digitale oscilloskoper kan ikke måle krusninger korrekt på grund af interferens og lagringsdybde.På dette tidspunkt skal oscilloskopet udskiftes.Nogle gange, selvom det gamle simulationsoscilloskops båndbredde kun er titusinder af mega, er ydeevnen bedre end det digitale oscilloskop.
Hæmning af koblingseffekt-ripples
For at skifte ripples, teoretisk og faktisk eksisterer.Der er tre måder at undertrykke eller reducere det på:
1. Forøg induktansen og udgangskondensatorfiltreringen
I henhold til formlen for skiftestrømforsyningen bliver den aktuelle fluktuationsstørrelse og induktansværdien af den induktive induktans omvendt proportional, og udgangsbølgerne og udgangskondensatorerne er omvendt proportionale.Derfor kan øgede elektriske og udgangskondensatorer reducere krusninger.
Billedet ovenfor er strømbølgeformen i omskiftningsstrømforsyningsspolen L. Dens rippelstrøm △ i kan beregnes ud fra følgende formel:
Det kan ses, at forøgelse af L-værdi eller forøgelse af omskiftningsfrekvensen kan reducere strømudsvingene i induktansen.
På samme måde er forholdet mellem output-ripples og output-kondensatorer: VRIPPLE = IMAX/(CO × F).Det kan ses, at forøgelse af udgangskondensatorværdien kan reducere krusningen.
Den sædvanlige metode er at bruge elektrolytiske kondensatorer af aluminium til udgangskapaciteten for at opnå formålet med stor kapacitet.Elektrolytiske kondensatorer er dog ikke særlig effektive til at undertrykke højfrekvent støj, og ESR er relativt stor, så den vil forbinde en keramisk kondensator ved siden af for at kompensere for manglen på aluminium elektrolytiske kondensatorer.
På samme tid, når strømforsyningen fungerer, er spændingen VIN på indgangsterminalen uændret, men strømmen ændres med kontakten.På dette tidspunkt leverer indgangsstrømforsyningen ikke en strømbrønd, normalt i nærheden af den aktuelle indgangsterminal (hvis man tager buck-typen som et eksempel, er nær Switch), og forbinder kapacitansen for at levere strøm.
Efter at have anvendt denne modforanstaltning, er Buck switch-strømforsyningen vist i figuren nedenfor:
Ovenstående tilgang er begrænset til at reducere krusninger.På grund af volumengrænsen vil induktansen ikke være særlig stor;udgangskondensatoren øges til en vis grad, og der er ingen åbenlys effekt på at reducere krusningerne;stigningen af koblingsfrekvensen vil øge koblingstabet.Så når kravene er strenge, er denne metode ikke særlig god.
For principperne for koblingsstrømforsyning kan du henvise til forskellige typer koblingsstrømdesignmanualer.
2. To-niveau filtrering er at tilføje første-niveau LC filtre
Den hæmmende effekt af LC-filteret på støjbølgen er relativt tydelig.I henhold til bølgefrekvensen, der skal fjernes, skal du vælge den passende induktorkondensator for at danne filterkredsløbet.Generelt kan det reducere krusningerne godt.I dette tilfælde skal du overveje samplingspunktet for feedbackspændingen.(Som vist nedenfor)
Samplingspunktet vælges før LC-filteret (PA), og udgangsspændingen vil blive reduceret.Fordi enhver induktans har en DC-modstand, når der er en strømudgang, vil der være et spændingsfald i induktansen, hvilket resulterer i et fald i strømforsyningens udgangsspænding.Og dette spændingsfald ændres med udgangsstrømmen.
Samplingpunktet vælges efter LC-filteret (PB), således at udgangsspændingen er den spænding, vi ønsker.Imidlertid indføres en induktans og en kondensator inde i strømsystemet, hvilket kan forårsage ustabilitet i systemet.
3. Tilslut LDO-filtrering efter udgangen af koblingsstrømforsyningen
Dette er den mest effektive måde at reducere krusninger og støj på.Udgangsspændingen er konstant og behøver ikke at ændre det originale feedbacksystem, men det er også det mest omkostningseffektive og det højeste strømforbrug.
Enhver LDO har en indikator: støjdæmpningsforhold.Det er en frekvens-DB kurve, som vist i figuren nedenfor er kurven for LT3024 LT3024.
Efter LDO er omskiftningsrippelen generelt under 10mV.Følgende figur er sammenligningen af krusninger før og efter LDO:
Sammenlignet med kurven i figuren ovenfor og bølgeformen til venstre, kan det ses, at den hæmmende effekt af LDO er meget god til koblingsbølgerne på hundredvis af KHz.Men inden for et højfrekvensområde er effekten af LDO ikke så ideel.
Reducer krusninger.PCB-ledningerne til skiftestrømforsyningen er også kritisk.For højfrekvent støj på grund af den høje frekvens af højfrekvens, selvom post-stage-filtreringen har en vis effekt, er effekten ikke indlysende.Der er særlige undersøgelser i denne forbindelse.Den enkle tilgang er at være på dioden og kapacitansen C eller RC, eller forbinde induktansen i serie.
Ovenstående figur er et ækvivalent kredsløb for den faktiske diode.Når dioden er højhastigheds, skal parasitære parametre tages i betragtning.Under den omvendte genopretning af dioden blev den ækvivalente induktans og ækvivalent kapacitans en RC-oscillator, der genererer højfrekvent oscillation.For at undertrykke denne højfrekvente oscillation er det nødvendigt at forbinde kapacitans C eller RC buffernetværk i begge ender af dioden.Modstanden er generelt 10Ω-100 ω, og kapacitansen er 4.7PF-2.2NF.
Kapacitansen C eller RC på dioden C eller RC kan bestemmes ved gentagne tests.Hvis det ikke vælges korrekt, vil det forårsage mere alvorlige svingninger.
Indlægstid: Jul-08-2023