L'ondulazione di u putere di commutazione hè inevitabbile. U nostru scopu ultimu hè di riduce u ripple di output à un livellu tolerabile. A suluzione più fundamentale per ottene stu scopu hè di evità a generazione di ripples. Prima di tuttu È a causa.
Cù l'interruttore di u SWITCH, u currente in l'induttanza L fluttua ancu in sopra è in falà à u valore validu di a corrente di output. Per quessa, ci sarà ancu un ripple chì hè a stessa frequenza di Switch à a fine di output. In generale, i ripples di u riber si riferiscenu à questu, chì hè in relazione cù a capacità di u capacitore di output è ESR. A frequenza di sta ondulazione hè a stessa cum'è l'alimentazione di commutazione, cù una gamma di decine à centinaie di kHz.
Inoltre, Switch generalmente usa transistor bipolari o MOSFET. Ùn importa micca quale hè, ci sarà un tempu di crescita è diminuzione quandu hè attivatu è mortu. À questu tempu, ùn ci sarà micca un rumore in u circuitu chì hè u listessu cum'è l'aumentu di u tempu chì u Switch rising diminuisce u tempu, 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 a resonance, è a freccia di u sonu hè decine di MHz. Sti dui rumori sò generalmente chjamati rumore à alta frequenza, è l'amplitude hè generalmente assai più grande di l'ondulazione.
S'ellu hè un convertitore AC / DC, in più di i dui ripples sopra (rumore), ci hè ancu un rumore AC. A frequenza hè a freccia di l'alimentazione AC di input, circa 50-60Hz. Ci hè ancu un rumore di co-mode, perchè u dispusitivu di putenza di parechje alimentazione di commutazione usa a cunchiglia cum'è un radiatore, chì pruduce una capacità equivalente.
Misurazione di ondulazioni di putenza di commutazione
Requisiti basi:
Accoppiamentu cù un oscilloscope AC
Limite di larghezza di banda di 20 MHz
Scollegate u filu di terra di a sonda
L'accoppiamentu 1.AC hè di caccià a tensione DC superposition è ottene una forma d'onda precisa.
2. Apertura di u limitu di larghezza di banda 20MHz hè di prevene l'interferenza di u sonu d'alta frequenza è impedisce l'errore. Perchè l'amplitude di a cumpusizioni d'alta freccia hè grande, deve esse eliminata quandu hè misurata.
3. Unplug the ground clip of the oscilloscope probe, and use the ground measurement measurement to reduce interference. Parechji dipartimenti ùn anu micca anelli di terra. Ma cunzidira stu fattore quandu ghjudicà s'ellu hè qualificatu.
Un altru puntu hè di utilizà un terminal 50Ω. Sicondu l'infurmazioni di l'oscilloscopiu, u modulu 50Ω hè di sguassà u cumpunente DC è misurà accuratamente u cumpunente AC. Tuttavia, ci sò pochi oscilloscopes cù tali sonde spiciali. In a maiò parte di i casi, l'usu di sonde da 100kΩ à 10MΩ hè utilizatu, chì hè temporaneamente unclear.
U sopra hè i precautions basi quandu si misurà l'ondulazione di commutazione. Se a sonda di l'oscilloscopiu ùn hè micca esposta direttamente à u puntu di output, deve esse misurata da linee torciate o cavi coaxial 50Ω.
Quandu si misura u rumore à alta frequenza, a banda completa di l'oscilloscopiu hè generalmente di centinaie di mega à u livellu di GHz. L'altri sò listessi cum'è quì sopra. Forse diverse cumpagnie anu metudi di prova diffirenti. In l'analisi finali, duvete cunnosce i risultati di u vostru teste.
À propositu di l'oscilloscope:
Certi oscilloscopi digitale ùn ponu micca misurà l'ondulazione currettamente per via di l'interferenza è a prufundità di almacenamento. À questu tempu, l'oscilloscopiu deve esse rimpiazzatu. Certe volte, ancu s'è l'antica larghezza di banda di l'oscilloscopiu di simulazione hè solu decine di mega, u rendiment hè megliu cà l'oscilloscopiu digitale.
Inibizione di ondulazioni di putenza di commutazione
Per cambià i ripples, in teoria è in realtà esistenu. Ci hè trè manere di suppressione o riduce:
1. Aumentà l'induttanza è a filtrazione di u condensatore di output
Sicondu a formula di l'alimentazione di commutazione, a dimensione di a fluttuazione attuale è u valore di l'induttanza di l'induttanza induttiva diventanu inversamente proporzionali, è i ripples di output è i condensatori di output sò inversamente proporzionali. Dunque, l'aumentu di i condensatori elettrici è di output pò riduce l'ondulazione.
A stampa sopra hè a forma d'onda attuale in l'induttore di l'alimentazione di commutazione L. A so corrente di ondulazione △ i pò esse calculata da a seguente formula:
Pò esse vistu chì l'aumentu di u valore L o l'aumentu di a freccia di commutazione pò riduce i fluttuazioni di l'attuali in l'induttanza.
In u listessu modu, a relazione trà i ripples di output è i condensatori di output: VRIPPLE = IMAX/(CO × F). Pò esse vistu chì l'aumentu di u valore di u condensatore di output pò riduce l'ondulazione.
U metudu abituale hè di utilizà condensatori elettrolitici d'aluminiu per a capacità di output per ottene u scopu di grande capacità. In ogni casu, i condensatori elettrolitichi ùn sò micca assai efficaci in a suppressione di u rumore d'alta frequenza, è l'ESR hè relativamente grande, cusì cunnetta un condensatore ceramicu vicinu à questu per cumpensà a mancanza di condensatori elettrolitici d'aluminiu.
À u listessu tempu, quandu u fornimentu d'energia hè travagliatu, u voltage VIN di u terminal di input ùn hè micca cambiatu, ma u currente cambia cù u cambiamentu. À questu tempu, u supply power input ùn furnisce micca un pozzu currente, di solitu vicinu à u terminal input currente (pigliendu u tipu buck cum'è un esempiu, hè vicinu à Switch), è cunnetta a capacità per furnisce currente.
Dopu applicà sta contramisura, l'alimentazione di u switch Buck hè mostrata in a figura sottu:
L'approcciu sopra hè limitatu à riduce l'ondulazione. A causa di u limitu di voluminu, l'induttanza ùn serà micca assai grande; u capacitor output cresce à un certu gradu, è ùn ci hè micca un effettu evidenti à riducendu i ripples; l'aumentu di a frequenza di commutazione aumenterà a perdita di u cambiamentu. Allora quandu i requisiti sò stretti, stu metudu ùn hè micca assai bonu.
Per i principii di l'alimentazione di cunversione, pudete riferite à vari tipi di manuali di cuncepimentu di l'alimentazione.
2. U filtru di dui livelli hè di aghjunghje filtri LC di primu livellu
L'effettu inhibitore di u filtru LC nantu à l'ondulazione di u rumore hè relativamente evidenti. Sicondu a frequenza d'ondulazione per esse eliminata, selezziunate u capacitore induttore adattatu per furmà u circuitu di filtru. In generale, pò riduce bè i ripples. In questu casu, avete bisognu di cunsiderà u puntu di campionamentu di a tensione di feedback. (Cumu mostra quì sottu)
U puntu di campionamentu hè sceltu prima di u filtru LC (PA), è a tensione di output serà ridutta. Perchè ogni induttanza hà una resistenza DC, quandu ci hè un output currente, ci sarà una caduta di tensione in l'induttanza, chì risulta in una diminuzione di a tensione di output di l'alimentazione. È sta caduta di tensione cambia cù u currente di output.
U puntu di campionamentu hè sceltu dopu à u filtru LC (PB), cusì chì a tensione di output hè a tensione chì vulemu. Tuttavia, una inductance è un condensatore sò intrudutti in u sistema di putenza, chì pò causà inestabilità di u sistema.
3. Dopu à l'output di l'alimentazione switching, cunnette u filtru LDO
Questu hè u modu più efficace per riduce l'ondulazione è u rumore. A tensione di output hè custante è ùn hà micca bisognu di cambià u sistema di feedback originale, ma hè ancu u più costu-efficace è u più altu cunsumu di energia.
Ogni LDO hà un indicatore: rapportu di suppressione di rumore. Hè una curva di frequenza-DB, cum'è mostra in a figura sottu hè a curva di LT3024 LT3024.
Dopu à LDO, u ripple di commutazione hè generalmente sottu à 10mV. A figura seguente hè a comparazione di ripples prima è dopu à LDO:
In cunfrontu cù a curva di a figura sopra è a forma d'onda à a manca, si pò vede chì l'effettu inhibitore di LDO hè assai bonu per i ripples switching di centinaie di KHz. Ma in un intervallu d'alta frequenza, l'effettu di u LDO ùn hè micca cusì ideale.
Riduce i ripples. U cablaggio PCB di l'alimentazione di commutazione hè ancu criticu. Per u rumore d'alta freccia, per via di a grande frequenza di alta frequenza, ancu s'è u filtru post-stage hà un certu effettu, l'effettu ùn hè micca evidenti. Ci sò studii spiciali in stu riguardu. L'approcciu simplice hè di esse nantu à u diodu è a capacità C o RC, o cunnette l'induttanza in serie.
A figura sopra hè un circuitu equivalente di u diodu propiu. Quandu u diodu hè d'alta velocità, i paràmetri parassitarii deve esse cunsideratu. Durante a ricuperazione inversa di u diodu, l'induttanza equivalente è a capacità equivalente diventenu un oscillatore RC, generendu oscillazioni à alta frequenza. In ordine per suppressa sta oscillation high-frequency, hè necessariu di cunnette vi capacitance C o reta buffer RC à i dui estremità di u diode. 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 teste ripetute. S'ellu ùn hè micca sceltu bè, pruvucarà oscillazioni più severi.
Postu tempu: Jul-08-2023
