Коммутациялық қуат толқыны сөзсіз. Біздің түпкі мақсатымыз - шығыс толқынын рұқсат етілген деңгейге дейін азайту. Бұл мақсатқа жетудің ең негізгі шешімі - толқындардың пайда болуын болдырмау. Ең алдымен және себебі.
SWITCH ауыстырып-қосқышымен L индуктивтілігіндегі ток та шығыс тоғының жарамды мәнінде жоғары және төмен ауытқиды. Сондықтан шығыс соңында Switch жиілігімен бірдей толқын болады. Әдетте, рибердің толқындары шығыс конденсаторының және ESR сыйымдылығына қатысты. Бұл толқынның жиілігі коммутациялық қуат көзімен бірдей, диапазоны ондаған және жүздеген кГц.
Сонымен қатар, Switch әдетте биполярлы транзисторларды немесе MOSFETтерді пайдаланады. Қайсысы болса да, қосылып, өлген кезде көтерілу және азаю уақыты болады. Бұл уақытта тізбекте қосқыштың жоғарылауы қысқарту уақыты сияқты ұлғайту уақытымен бірдей немесе бірнеше рет және әдетте ондаған МГц болатын шу болмайды. Сол сияқты, D диоды кері қалпына келтіруде. Эквивалентті тізбек - бұл резонанс тудыратын кедергілер конденсаторлары мен индукторларының сериясы, ал шу жиілігі ондаған МГц. Бұл екі шу әдетте жоғары жиілікті шу деп аталады және амплитудасы әдетте толқындардан әлдеқайда үлкен.
Егер бұл айнымалы ток / тұрақты ток түрлендіргіші болса, жоғарыда аталған екі толқынға (шу) қосымша айнымалы ток шуы да бар. Жиілік - кіріс айнымалы ток көзінің жиілігі, шамамен 50-60 Гц. Сондай-ақ, ко-режимдік шу бар, өйткені көптеген коммутациялық қуат көзінің қуат құрылғысы балама сыйымдылықты тудыратын радиатор ретінде қабықты пайдаланады.
Ауыстырмалы қуат толқындарын өлшеу
Негізгі талаптар:
Айнымалы ток осциллографымен байланыстыру
20 МГц өткізу қабілеттілігінің шегі
Зондтың жерге қосу сымын ажыратыңыз
1.Айнымалы ток ілінісу тұрақты тұрақты кернеуді алып тастау және дәл толқын пішінін алу болып табылады.
2. 20 МГц өткізу қабілеттілігі шегін ашу жоғары жиілікті шудың кедергісін болдырмау және қатені болдырмау болып табылады. Жоғары жиілікті құрамның амплитудасы үлкен болғандықтан, оны өлшеу кезінде алып тастау керек.
3. Осциллограф зондының жерге қыстырғышын ажыратыңыз және кедергіні азайту үшін жерді өлшеуді пайдаланыңыз. Көптеген бөлімдерде жердегі сақиналар жоқ. Бірақ оның біліктілігін бағалау кезінде осы факторды ескеріңіз.
Тағы бір мәселе - 50Ω терминалды пайдалану. Осциллографтың ақпаратына сәйкес, 50Ω модулі тұрақты ток құрамдас бөлігін алып тастау және айнымалы ток компонентін дәл өлшеу болып табылады. Дегенмен, мұндай арнайы зондтары бар осциллографтар аз. Көп жағдайда 100кОм-нан 10МΩ-ге дейінгі зондтарды пайдалану пайдаланылады, бұл уақытша түсініксіз.
Жоғарыда айтылғандар коммутациялық толқынды өлшеу кезіндегі негізгі сақтық шаралары болып табылады. Осциллографтың зонд шығыс нүктесіне тікелей әсер етпесе, оны бұралған сызықтармен немесе 50Ω коаксиалды кабельдермен өлшеу керек.
Жоғары жиілікті шуды өлшеген кезде осциллографтың толық диапазоны әдетте жүздеген мегадан ГГц деңгейіне дейін жетеді. Басқалары жоғарыдағыдай. Әртүрлі компанияларда әртүрлі сынақ әдістері болуы мүмкін. Соңғы талдауда сіз өзіңіздің сынақ нәтижелеріңізді білуіңіз керек.
Осциллограф туралы:
Кейбір сандық осциллограф кедергілер мен сақтау тереңдігіне байланысты толқындарды дұрыс өлшей алмайды. Осы уақытта осциллографты ауыстыру керек. Кейде ескі модельдеу осциллографының өткізу қабілеттілігі тек ондаған мега болса да, өнімділігі цифрлық осциллографқа қарағанда жақсырақ.
Ауыстырмалы қуат толқындарын тежеу
Толқындарды ауыстыру үшін теориялық және іс жүзінде бар. Оны басу немесе азайтудың үш жолы бар:
1. Индуктивтілікті және шығыс конденсаторды сүзуді арттырыңыз
Коммутациялық қуат көзінің формуласына сәйкес индуктивті индуктивтіліктің ток тербеліс мөлшері мен индуктивтілік мәні кері пропорционалды болады, ал шығыс толқындары мен шығыс конденсаторлары кері пропорционалды болады. Сондықтан электрлік және шығыс конденсаторларды көбейту толқындарды азайтуы мүмкін.
Жоғарыдағы суретте L коммутациялық қоректендіру индукторындағы ток толқын пішіні. Оның толқындық тогы △ i келесі формула бойынша есептелуі мүмкін:
L мәнін ұлғайту немесе ауысу жиілігін арттыру индуктивтіліктің ток ауытқуын азайтуы мүмкін екенін көруге болады.
Сол сияқты шығыс толқындары мен шығыс конденсаторлары арасындағы байланыс: VRIPPLE = IMAX/(CO × F). Шығу конденсаторының мәнін арттыру толқынды азайтуы мүмкін екенін көруге болады.
Әдеттегі әдіс үлкен сыйымдылық мақсатына жету үшін шығыс сыйымдылығы үшін алюминий электролиттік конденсаторларды пайдалану болып табылады. Дегенмен, электролиттік конденсаторлар жоғары жиілікті шуды басу үшін өте тиімді емес, ал ESR салыстырмалы түрде үлкен, сондықтан алюминий электролиттік конденсаторлардың жетіспеушілігін толтыру үшін оның жанына керамикалық конденсаторды қосады.
Сонымен қатар, қуат көзі жұмыс істеп тұрған кезде кіріс терминалының VIN кернеуі өзгермейді, бірақ ток қосқышпен өзгереді. Бұл уақытта кіріс қуат көзі ток ұңғымасын қамтамасыз етпейді, әдетте ағымдағы кіріс терминалының жанында (бак түрін мысал ретінде алсақ, Switch жанында) және токты қамтамасыз ету үшін сыйымдылықты қосады.
Осы қарсы шараны қолданғаннан кейін Бак қосқышының қуат көзі төмендегі суретте көрсетілген:
Жоғарыда аталған тәсіл толқындарды азайтумен шектеледі. Көлемді шектеу болғандықтан, индуктивтілік өте үлкен болмайды; шығыс конденсаторы белгілі бір дәрежеде артады және толқындарды азайтуға айқын әсер етпейді; коммутация жиілігінің артуы коммутатордың жоғалуын арттырады. Сондықтан талаптар қатаң болған кезде бұл әдіс өте жақсы емес.
Коммутациялық қуат көзін қосу принциптері үшін коммутациялық қуатты жобалаудың әртүрлі түрлеріне сілтеме жасауға болады.
2. Екі деңгейлі сүзгілеу бірінші деңгейлі LC сүзгілерін қосу болып табылады
LC сүзгісінің шу толқынына ингибиторлық әсері салыстырмалы түрде айқын. Жойылатын толқын жиілігіне сәйкес сүзгі тізбегін құру үшін сәйкес индукторлық конденсаторды таңдаңыз. Жалпы, ол толқындарды жақсы азайта алады. Бұл жағдайда кері байланыс кернеуінің сынама алу нүктесін ескеру қажет. (Төменде көрсетілгендей)
Сынама алу нүктесі LC сүзгісі (PA) алдында таңдалады және шығыс кернеуі төмендейді. Кез келген индуктивтілік тұрақты тұрақты кедергіге ие болғандықтан, ток шығысы болған кезде индуктивтіліктің кернеуінің төмендеуі болады, нәтижесінде қоректендіру көзінің шығыс кернеуі төмендейді. Және бұл кернеудің төмендеуі шығыс токпен өзгереді.
Сынама алу нүктесі LC фильтрінен (PB) кейін таңдалады, осылайша шығыс кернеуі біз қалаған кернеу болады. Дегенмен, қуат жүйесінің ішінде индуктивтілік пен конденсатор енгізілген, бұл жүйе тұрақсыздығын тудыруы мүмкін.
3. Коммутациялық қуат көзінің шығысынан кейін LDO сүзгісін қосыңыз
Бұл толқындар мен шуды азайтудың ең тиімді жолы. Шығу кернеуі тұрақты және бастапқы кері байланыс жүйесін өзгертуді қажет етпейді, бірақ ол сонымен қатар ең үнемді және ең жоғары қуат тұтыну болып табылады.
Кез келген LDO көрсеткіші бар: шуды басу коэффициенті. Бұл жиілік-DB қисығы, төмендегі суретте көрсетілгендей LT3024 LT3024 қисығы.
LDO-дан кейін коммутация толқыны әдетте 10мВ-тан төмен болады. Төмендегі суретте LDO-ға дейінгі және кейінгі толқындардың салыстырылуы берілген:
Жоғарыдағы суреттің қисық сызығымен және сол жақтағы толқын пішінімен салыстырғанда, LDO-ның ингибиторлық әсері жүздеген КГц толқындарды ауыстыру үшін өте жақсы екенін көруге болады. Бірақ жоғары жиілік диапазонында LDO әсері соншалықты тамаша емес.
Толқындарды азайтыңыз. Коммутациялық қуат көзінің ПХД сымдары да маңызды. Жоғары жиілікті шу үшін, жоғары жиіліктің үлкен жиілігіне байланысты, кезеңнен кейінгі сүзу белгілі бір әсерге ие болғанымен, әсер анық емес. Осыған байланысты арнайы зерттеулер бар. Қарапайым тәсіл - диодта және сыйымдылық C немесе RC-де болу немесе индуктивтілікті тізбектей қосу.
Жоғарыдағы сурет нақты диодтың эквивалентті тізбегі болып табылады. Диод жоғары жылдамдықта болғанда, паразиттік параметрлерді ескеру қажет. Диодты кері қалпына келтіру кезінде эквивалентті индуктивтілік пен эквиваленттік сыйымдылық жоғары жиілікті тербеліс тудыратын RC осцилляторына айналды. Бұл жоғары жиілікті тербелісті басу үшін диодтың екі ұшына сыйымдылық C немесе RC буферлік желіні қосу қажет. Қарсылық әдетте 10Ω-100 ω, ал сыйымдылық 4,7PF-2,2NF.
C немесе RC диодындағы C немесе RC сыйымдылығын қайталама сынақтар арқылы анықтауға болады. Егер ол дұрыс таңдалмаса, ол одан да күшті тербеліс тудырады.
Жіберу уақыты: 08 шілде 2023 ж
