Ang switching power ripple ay hindi maiiwasan. Ang aming pinakalayunin ay bawasan ang output ripple sa isang matitiis na antas. Ang pinakapangunahing solusyon upang makamit ang layuning ito ay upang maiwasan ang pagbuo ng mga ripples. Una sa lahat At ang dahilan.
Gamit ang switch ng SWITCH, ang kasalukuyang sa inductance L ay nagbabago din pataas at pababa sa wastong halaga ng kasalukuyang output. Samakatuwid, magkakaroon din ng ripple na kapareho ng frequency ng Switch sa dulo ng output. Sa pangkalahatan, ang mga ripples ng riber ay tumutukoy dito, na nauugnay sa kapasidad ng output capacitor at ESR. Ang dalas ng ripple na ito ay kapareho ng switching power supply, na may hanay na sampu hanggang daan-daang kHz.
Bilang karagdagan, karaniwang gumagamit ang Switch ng mga bipolar transistor o MOSFET. Kahit alin ang isa, magkakaroon ng pagtaas at pagbaba ng oras kapag ito ay naka-on at patay. Sa oras na ito, walang magiging ingay sa circuit na kapareho ng oras ng pagtaas sa oras ng pagtaas ng pagtaas ng Switch, o ilang beses, at sa pangkalahatan ay sampu-sampung MHz. Katulad nito, ang diode D ay nasa reverse recovery. Ang katumbas na circuit ay ang serye ng resistance capacitors at inductors, na magdudulot ng resonance, at ang dalas ng ingay ay sampu-sampung MHz. Ang dalawang ingay na ito ay karaniwang tinatawag na high-frequency na ingay, at ang amplitude ay kadalasang mas malaki kaysa sa ripple.
Kung ito ay isang AC / DC converter, bilang karagdagan sa dalawang ripples sa itaas (ingay), mayroon ding AC ingay. Ang dalas ay ang dalas ng input AC power supply, mga 50-60Hz. Mayroon ding co-mode na ingay, dahil ang power device ng maraming switching power supply ay gumagamit ng shell bilang radiator, na gumagawa ng katumbas na capacitance.
Pagsukat ng switching power ripples
Mga pangunahing kinakailangan:
Pagkabit sa isang oscilloscope AC
20MHz na limitasyon ng bandwidth
Tanggalin sa saksakan ang ground wire ng probe
1. Ang AC coupling ay upang alisin ang superposition DC boltahe at makakuha ng tumpak na waveform.
2. Ang pagbubukas ng 20MHz bandwidth limit ay upang maiwasan ang interference ng high-frequency na ingay at maiwasan ang error. Dahil malaki ang amplitude ng high-frequency na komposisyon, dapat itong alisin kapag sinusukat.
3. Tanggalin sa saksakan ang ground clip ng oscilloscope probe, at gamitin ang pagsukat ng ground para mabawasan ang interference. Maraming mga departamento ang walang ground ring. Ngunit isaalang-alang ang salik na ito kapag hinuhusgahan kung ito ay kwalipikado.
Ang isa pang punto ay ang paggamit ng 50Ω terminal. Ayon sa impormasyon ng oscilloscope, ang 50Ω module ay upang alisin ang DC component at tumpak na sukatin ang AC component. Gayunpaman, kakaunti ang mga oscilloscope na may mga espesyal na probes. Sa karamihan ng mga kaso, ang paggamit ng mga probe mula 100kΩ hanggang 10MΩ ay ginagamit, na pansamantalang hindi malinaw.
Ang nasa itaas ay ang mga pangunahing pag-iingat kapag sinusukat ang switching ripple. Kung ang oscilloscope probe ay hindi direktang nakalantad sa output point, dapat itong sukatin ng mga twisted lines o 50Ω coaxial cables.
Kapag nagsusukat ng high-frequency na ingay, ang buong banda ng oscilloscope ay karaniwang daan-daang mega hanggang GHz na antas. Ang iba ay kapareho ng nasa itaas. Marahil ang iba't ibang mga kumpanya ay may iba't ibang mga pamamaraan ng pagsubok. Sa huling pagsusuri, dapat mong malaman ang iyong mga resulta ng pagsusulit.
Tungkol sa oscilloscope:
Ang ilang digital oscilloscope ay hindi masusukat nang tama ang mga ripples dahil sa interference at lalim ng storage. Sa oras na ito, dapat palitan ang oscilloscope. Minsan kahit na ang lumang simulation oscilloscope bandwidth ay sampu-sampung mega lamang, ang pagganap ay mas mahusay kaysa sa digital oscilloscope.
Pagbabawal ng switching power ripples
Para sa pagpapalit ng ripples, theoretically at aktwal na umiiral. May tatlong paraan para sugpuin o bawasan ito:
1. Taasan ang inductance at output capacitor filtering
Ayon sa formula ng switching power supply, ang kasalukuyang pagbabago ng laki at inductance value ng inductive inductance ay nagiging inversely proportional, at ang output ripples at output capacitors ay inversely proportional. Samakatuwid, ang pagtaas ng mga de-koryenteng at output capacitor ay maaaring mabawasan ang mga ripples.
Ang larawan sa itaas ay ang kasalukuyang waveform sa switching power supply inductor L. Ang ripple current nito △ i ay maaaring kalkulahin mula sa sumusunod na formula:
Makikita na ang pagtaas ng halaga ng L o pagtaas ng dalas ng paglipat ay maaaring mabawasan ang kasalukuyang pagbabagu-bago sa inductance.
Katulad nito, ang relasyon sa pagitan ng mga ripple ng output at mga capacitor ng output: VRIPPLE = IMAX/(CO × F). Makikita na ang pagtaas ng halaga ng output capacitor ay maaaring mabawasan ang ripple.
Ang karaniwang paraan ay ang paggamit ng aluminum electrolytic capacitors para sa output capacitance upang makamit ang layunin ng malaking kapasidad. Gayunpaman, ang mga electrolytic capacitor ay hindi masyadong epektibo sa pagsugpo sa high-frequency na ingay, at ang ESR ay medyo malaki, kaya ito ay magkokonekta ng isang ceramic capacitor sa tabi nito upang mapunan ang kakulangan ng mga aluminum electrolytic capacitor.
Kasabay nito, kapag gumagana ang power supply, ang boltahe VIN ng input terminal ay hindi nagbabago, ngunit ang kasalukuyang nagbabago sa switch. Sa oras na ito, ang input power supply ay hindi nagbibigay ng kasalukuyang balon, kadalasang malapit sa kasalukuyang input terminal (kumukuha ng buck type bilang isang halimbawa, ay malapit sa Switch), at nagkokonekta sa capacitance upang magbigay ng kasalukuyang.
Pagkatapos ilapat ang countermeasure na ito, ang Buck switch power supply ay ipinapakita sa figure sa ibaba:
Ang diskarte sa itaas ay limitado sa pagbabawas ng mga ripples. Dahil sa limitasyon ng lakas ng tunog, ang inductance ay hindi magiging napakalaki; ang output capacitor ay tumataas sa isang tiyak na antas, at walang malinaw na epekto sa pagbawas ng mga ripples; ang pagtaas ng dalas ng paglipat ay tataas ang pagkawala ng switch. Kaya kapag ang mga kinakailangan ay mahigpit, ang pamamaraang ito ay hindi masyadong maganda.
Para sa mga prinsipyo ng switching power supply, maaari kang sumangguni sa iba't ibang uri ng switching power design manuals.
2. Ang dalawang antas na pagsala ay upang magdagdag ng unang antas na mga filter ng LC
Ang epekto ng pagbabawal ng LC filter sa ripple ng ingay ay medyo halata. Ayon sa dalas ng ripple na aalisin, piliin ang naaangkop na inductor capacitor upang mabuo ang filter circuit. Sa pangkalahatan, maaari nitong bawasan nang maayos ang mga ripples. Sa kasong ito, kailangan mong isaalang-alang ang sampling point ng feedback boltahe. (Tulad ng ipinapakita sa ibaba)
Ang sampling point ay pinili bago ang LC filter (PA), at ang output boltahe ay mababawasan. Dahil ang anumang inductance ay may DC resistance, kapag mayroong kasalukuyang output, magkakaroon ng pagbaba ng boltahe sa inductance, na magreresulta sa pagbaba sa output boltahe ng power supply. At ang pagbaba ng boltahe na ito ay nagbabago sa kasalukuyang output.
Ang sampling point ay pinili pagkatapos ng LC filter (PB), upang ang output boltahe ay ang boltahe na gusto namin. Gayunpaman, ang isang inductance at isang kapasitor ay ipinakilala sa loob ng power system, na maaaring magdulot ng kawalang-tatag ng system.
3. Pagkatapos ng output ng switching power supply, ikonekta ang LDO filtering
Ito ang pinaka-epektibong paraan upang mabawasan ang mga ripple at ingay. Ang output boltahe ay pare-pareho at hindi kailangang baguhin ang orihinal na sistema ng feedback, ngunit ito rin ang pinaka-cost-effective at ang pinakamataas na pagkonsumo ng kuryente.
Ang anumang LDO ay may indicator: ratio ng pagsugpo sa ingay. Ito ay isang frequency-DB curve, tulad ng ipinapakita sa figure sa ibaba ay ang curve ng LT3024 LT3024.
Pagkatapos ng LDO, ang switching ripple ay karaniwang mas mababa sa 10mV. Ang sumusunod na figure ay ang paghahambing ng mga ripples bago at pagkatapos ng LDO:
Kung ikukumpara sa curve ng figure sa itaas at sa waveform sa kaliwa, makikita na ang inhibitory effect ng LDO ay napakaganda para sa switching ripples ng daan-daang KHz. Ngunit sa loob ng isang mataas na hanay ng dalas, ang epekto ng LDO ay hindi masyadong perpekto.
Bawasan ang ripples. Ang mga kable ng PCB ng switching power supply ay kritikal din. Para sa mataas na dalas ng ingay, dahil sa malaking dalas ng mataas na dalas, kahit na ang post-stage na pag-filter ay may isang tiyak na epekto, ang epekto ay hindi halata. Mayroong mga espesyal na pag-aaral sa bagay na ito. Ang simpleng diskarte ay nasa diode at ang capacitance C o RC, o ikonekta ang inductance sa serye.
Ang figure sa itaas ay isang katumbas na circuit ng aktwal na diode. Kapag ang diode ay mataas ang bilis, dapat isaalang-alang ang mga parameter ng parasitiko. Sa panahon ng reverse recovery ng diode, ang katumbas na inductance at katumbas na kapasidad ay naging isang RC oscillator, na bumubuo ng high-frequency oscillation. Upang sugpuin ang high-frequency oscillation na ito, kinakailangan na ikonekta ang capacitance C o RC buffer network sa magkabilang dulo ng diode. Ang paglaban sa pangkalahatan ay 10Ω-100 ω, at ang kapasidad ay 4.7PF-2.2NF.
Ang kapasidad C o RC sa diode C o RC ay maaaring matukoy sa pamamagitan ng paulit-ulit na mga pagsubok. Kung hindi ito napili nang maayos, ito ay magdudulot ng mas matinding oscillation.
Oras ng post: Hul-08-2023
