L'ondulazione di putenza di cummutazione hè inevitabile. U nostru scopu ultimu hè di riduce l'ondulazione di uscita à un livellu tollerabile. A suluzione più fundamentale per ghjunghje à questu scopu hè di evità a generazione di ondulazioni. Prima di tuttu È a causa.
Cù l'interruttore di u SWITCH, a currente in l'induttanza L fluttua ancu in su è in giù à u valore validu di a currente di uscita. Dunque, ci serà ancu una ondulazione chì hà a listessa frequenza cum'è Switch à l'estremità di uscita. In generale, l'ondulazioni di a nervatura si riferiscenu à questu, chì hè ligatu à a capacità di u condensatore di uscita è ESR. A frequenza di sta ondulazione hè a listessa chè l'alimentazione di commutazione, cù una gamma da decine à centinaie di kHz.
Inoltre, Switch generalmente usa transistor bipolari o MOSFET. Indipendentemente da quale sia, ci serà un tempu di salita è di diminuzione quandu hè acceso è mortu. In questu tempu, ùn ci serà micca rumore in u circuitu chì hè listessu cum'è u tempu di salita cum'è u tempu di diminuzione di salita di Switch, o uni pochi di volte, è hè generalmente decine di MHz. In listessu modu, u diodu D hè in ricuperazione inversa. U circuitu equivalente hè a serie di condensatori di resistenza è induttori, chì pruvucarà risonanza, è a frequenza di rumore hè decine di MHz. Quessi dui rumori sò generalmente chjamati rumore d'alta frequenza, è l'ampiezza hè generalmente assai più grande di l'ondulazione.
S'ellu hè un convertitore AC/DC, in più di e duie ondulazioni (rumore) sopra menzionate, ci hè ancu un rumore AC. A frequenza hè a frequenza di l'alimentazione AC in entrata, circa 50-60Hz. Ci hè ancu un rumore in co-modu, perchè u dispusitivu di alimentazione di parechji alimentatori à commutazione usa a carcassa cum'è un radiatore, chì produce una capacità equivalente.
Misurazione di l'ondulazioni di putenza di commutazione
Requisiti basi:
Accoppiamentu cù un oscilloscopiu AC
Limite di larghezza di banda di 20 MHz
Scollegà u filu di terra di a sonda
1. L'accoppiamentu AC hè di rimuovere a tensione DC di superposizione è ottene una forma d'onda precisa.
2. L'apertura di u limitu di larghezza di banda di 20 MHz hè per impedisce l'interferenza di u rumore d'alta frequenza è impedisce l'errore. Siccome l'ampiezza di a cumpusizione d'alta frequenza hè grande, deve esse eliminata quandu si misura.
3. Scollegate a pinza di terra di a sonda di l'osciloscopiu è aduprate a misurazione di a terra per riduce l'interferenza. Parechji dipartimenti ùn anu micca anelli di terra. Ma cunsiderate questu fattore quandu ghjudicate s'ellu hè qualificatu.
Un altru puntu hè di utilizà un terminale di 50Ω. Sicondu l'infurmazioni di l'oscilloscopiu, u modulu 50Ω serve per caccià a cumpunente DC è misurà accuratamente a cumpunente AC. Tuttavia, ci sò pochi oscilloscopi cù sonde cusì speciali. In a maiò parte di i casi, si usa sonde da 100kΩ à 10MΩ, ciò chì hè temporaneamente pocu chjaru.
Quì sopra sò e precauzioni basiche quandu si misura l'ondulazione di commutazione. Se a sonda di l'oscilloscopiu ùn hè micca direttamente esposta à u puntu di uscita, deve esse misurata cù linee ritorte o cavi coassiali di 50 Ω.
Quandu si misura u rumore d'alta frequenza, a banda cumpleta di l'oscilloscopiu hè generalmente da centinaie di mega à u livellu di GHz. Altri sò listessi cum'è sopra. Forse diverse cumpagnie anu diversi metudi di prova. In l'analisi finale, duvete cunnosce i risultati di i vostri testi.
À propositu di l'oscilloscopiu:
Certi oscilloscopi digitali ùn ponu micca misurà currettamente l'increspature per via di l'interferenze è di a prufundità di almacenamentu. In questu mumentu, l'osciloscopiu deve esse rimpiazzatu. Calchì volta, ancu s'è a vechja larghezza di banda di l'osciloscopiu di simulazione hè solu decine di mega, a prestazione hè megliu cà l'osciloscopiu digitale.
Inibizione di l'ondulazioni di putenza di commutazione
Per l'increspature di cambiamentu, teoricamente è in realtà esistenu. Ci sò trè modi per supprimà o riduce:
1. Aumentà l'induttanza è u filtraggio di u condensatore di uscita
Sicondu a formula di l'alimentatore di cummutazione, a dimensione di fluttuazione di corrente è u valore di l'induttanza di l'induttanza induttiva diventanu inversamente proporzionali, è l'increspature di uscita è i condensatori di uscita sò inversamente proporzionali. Dunque, aumentà i condensatori elettrici è di uscita pò riduce l'increspature.
L'imagine sopra hè a forma d'onda di corrente in l'induttore di alimentazione à commutazione L. A so corrente d'ondulazione △ i pò esse calculata da a seguente formula:
Si pò vede chì l'aumentu di u valore L o l'aumentu di a frequenza di cummutazione pò riduce e fluttuazioni di corrente in l'induttanza.
Similmente, a relazione trà l'increspature di uscita è i condensatori di uscita: VRIPPLE = IMAX/(CO × F). Si pò vede chì aumentà u valore di u condensatore di uscita pò riduce l'increspatura.
U metudu abituale hè di utilizà condensatori elettrolitici in aluminiu per a capacità di uscita per ottene u scopu di una grande capacità. Tuttavia, i condensatori elettrolitici ùn sò micca assai efficaci per supprimà u rumore d'alta frequenza, è l'ESR hè relativamente grande, dunque si cunnetterà un condensatore ceramicu accantu per cumpensà a mancanza di condensatori elettrolitici in aluminiu.
À u listessu tempu, quandu l'alimentatore funziona, a tensione VIN di u terminal d'entrata ùn cambia micca, ma a corrente cambia cù l'interruttore. In questu mumentu, l'alimentatore d'entrata ùn furnisce micca un pozzu di corrente, di solitu vicinu à u terminal d'entrata di corrente (pigliendu u tipu buck cum'è esempiu, hè vicinu à l'interruttore), è cunnetta a capacità per furnisce corrente.
Dopu avè applicatu sta contramisura, l'alimentazione di l'interruttore Buck hè mostrata in a figura sottu:
L'approcciu sopra hè limitatu à a riduzione di l'increspature. A causa di u limite di vulume, l'induttanza ùn serà micca assai grande; u condensatore di uscita aumenta finu à un certu puntu, è ùn ci hè micca effettu evidente nantu à a riduzione di l'increspature; l'aumentu di a frequenza di commutazione aumenterà a perdita di commutazione. Dunque, quandu i requisiti sò stretti, stu metudu ùn hè micca assai bonu.
Per i principii di l'alimentazione à commutazione, pudete riferisce à diversi tipi di manuali di cuncepimentu di putenza à commutazione.
2. U filtraggio à dui livelli hè di aghjunghje filtri LC di primu livellu
L'effettu inibitoriu di u filtru LC annantu à l'ondulazione di u rumore hè relativamente evidente. Sicondu a frequenza di l'ondulazione da eliminà, selezziunate u condensatore induttore adattatu per furmà u circuitu di filtru. In generale, pò riduce bè l'ondulazioni. In questu casu, avete bisognu di cunsiderà u puntu di campionamentu di a tensione di feedback. (Cum'è mostratu quì sottu)
U puntu di campionamentu hè sceltu prima di u filtru LC (PA), è a tensione di uscita serà ridutta. Siccomu ogni induttanza hà una resistenza DC, quandu ci hè una corrente di uscita, ci serà una caduta di tensione in l'induttanza, chì si traduce in una diminuzione di a tensione di uscita di l'alimentatore. È sta caduta di tensione cambia cù a corrente di uscita.
U puntu di campionamentu hè sceltu dopu à u filtru LC (PB), affinchì a tensione di uscita sia a tensione chì vulemu. Tuttavia, una induttanza è un condensatore sò introdutti in u sistema di alimentazione, ciò chì pò causà instabilità di u sistema.
3. Dopu à a surtita di l'alimentatore di cummutazione, cunnette u filtru LDO
Questu hè u modu u più efficace per riduce l'increspature è u rumore. A tensione di uscita hè costante è ùn hà bisognu di cambià u sistema di feedback originale, ma hè ancu u più economicu è u più altu cunsumu energeticu.
Ogni LDO hà un indicatore: u rapportu di soppressione di u rumore. Hè una curva di frequenza-DB, cum'è mostratu in a figura sottu hè a curva di LT3024 LT3024.
Dopu à LDO, l'ondulazione di cummutazione hè generalmente inferiore à 10 mV. A figura seguente hè a paragone di l'ondulazioni prima è dopu à LDO:
In paragone cù a curva di a figura sopra è a forma d'onda à manca, si pò vede chì l'effettu inibitoriu di LDO hè assai bonu per l'increspature di cummutazione di centinaie di KHz. Ma in una gamma di alta frequenza, l'effettu di LDO ùn hè micca cusì ideale.
Riduce l'increspature. U cablaggio PCB di l'alimentatore di commutazione hè ancu criticu. Per u rumore d'alta frequenza, per via di a grande frequenza di alta frequenza, ancu s'è u filtraggio post-stadio hà un certu effettu, l'effettu ùn hè micca evidente. Ci sò studii speciali in questu sensu. L'approcciu simplice hè di esse nantu à u diodu è a capacità C o RC, o di cunnette l'induttanza in serie.
A figura sopra hè un circuitu equivalente di u diodu attuale. Quandu u diodu hè à alta velocità, i parametri parassiti devenu esse cunsiderati. Durante u recuperu inversu di u diodu, l'induttanza equivalente è a capacità equivalente diventanu un oscillatore RC, generendu oscillazioni à alta frequenza. Per supprimà sta oscillazione à alta frequenza, hè necessariu cunnette a capacità C o a rete buffer RC à e duie estremità di u diodu. A resistenza hè generalmente 10Ω-100 ω, è a capacità hè 4.7PF-2.2NF.
A capacità C o RC nantu à u diodu C o RC pò esse determinata da testi ripetuti. S'ella ùn hè micca selezziunata currettamente, pruvucarà una oscillazione più severa.
Data di publicazione: 08 lugliu 2023
