Ir-ripple tal-qawwa tal-iswiċċjar huwa inevitabbli. L-għan aħħari tagħna huwa li nnaqqsu r-ripple tal-ħruġ għal livell tollerabbli. L-aktar soluzzjoni fundamentali biex niksbu dan l-għan hija li nevitaw il-ġenerazzjoni ta' ripples. L-ewwelnett U l-kawża.
Bis-swiċċ tas-SWITCH, il-kurrent fl-induttanza L ivarja wkoll 'il fuq u 'l isfel fil-valur validu tal-kurrent tal-ħruġ. Għalhekk, ikun hemm ukoll ripple bl-istess frekwenza bħas-Swiċċ fit-tarf tal-ħruġ. Ġeneralment, ir-ripples tar-riber jirreferu għal dan, li huwa relatat mal-kapaċità tal-kapaċitatur tal-ħruġ u l-ESR. Il-frekwenza ta' dan ir-ripple hija l-istess bħal dik tal-provvista tal-enerġija tas-swiċċjar, b'firxa ta' għexieren sa mijiet ta' kHz.
Barra minn hekk, is-Switch ġeneralment juża transistors bipolari jew MOSFETs. Irrispettivament minn liema wieħed ikun, ikun hemm ħin ta' żieda u tnaqqis meta jkun mixgħul u mitfi. F'dan il-ħin, ma jkun hemm l-ebda storbju fiċ-ċirkwit li jkun l-istess bħall-ħin taż-żieda bħall-ħin tat-tlugħ u t-tnaqqis tas-Switch, jew ftit drabi, u ġeneralment ikun għexieren ta' MHz. Bl-istess mod, id-dijodu D ikun f'irkupru invers. Iċ-ċirkwit ekwivalenti huwa s-serje ta' capacitors tar-reżistenza u inductors, li jikkawżaw reżonanza, u l-frekwenza tal-istorbju hija għexieren ta' MHz. Dawn iż-żewġ storbji ġeneralment jissejħu storbju ta' frekwenza għolja, u l-amplitudni ġeneralment tkun ħafna akbar mir-ripple.
Jekk huwa konvertitur AC/DC, minbarra ż-żewġ ripples (ħoss) imsemmija hawn fuq, ikun hemm ukoll ħoss AC. Il-frekwenza hija l-frekwenza tal-provvista tal-enerġija AC tad-dħul, madwar 50-60Hz. Hemm ukoll ħoss co-mode, għaliex l-apparat tal-enerġija ta' ħafna switching power supplys juża l-qoxra bħala radjatur, li jipproduċi kapaċitanza ekwivalenti.
Kejl tar-ripples tal-qawwa tal-iswiċċjar
Rekwiżiti bażiċi:
Akkoppjar ma' oxxilloskopju AC
Limitu tal-bandwidth ta' 20MHz
Skonnettja l-wajer tal-ert tas-sonda
1. L-akkoppjar tal-AC huwa biex titneħħa l-vultaġġ DC superposittiv u tinkiseb forma ta' mewġa preċiża.
2. Il-ftuħ tal-limitu tal-bandwidth ta' 20MHz huwa biex jipprevjeni l-interferenza tal-istorbju ta' frekwenza għolja u jipprevjeni l-iżball. Minħabba li l-amplitudni tal-kompożizzjoni ta' frekwenza għolja hija kbira, għandha titneħħa meta titkejjel.
3. Skonnettja l-klipp tal-ert tas-sonda tal-oxxilloskopju, u uża l-kejl tal-ert biex tnaqqas l-interferenza. Ħafna dipartimenti m'għandhomx ċrieki tal-ert. Iżda kkunsidra dan il-fattur meta tiġġudika jekk huwiex kwalifikat.
Punt ieħor huwa li tuża terminal ta' 50Ω. Skont l-informazzjoni tal-oxxilloskopju, il-modulu ta' 50Ω huwa biex ineħħi l-komponent DC u jkejjel b'mod preċiż il-komponent AC. Madankollu, hemm ftit oxxilloskopji b'sondi speċjali bħal dawn. Fil-biċċa l-kbira tal-każijiet, jintużaw sondi minn 100kΩ sa 10MΩ, li temporanjament mhux ċar.
Dawn ta' hawn fuq huma l-prekawzjonijiet bażiċi meta titkejjel ir-ripple tal-iswiċċjar. Jekk is-sonda tal-oxxilloskopju ma tkunx esposta direttament għall-punt tal-ħruġ, għandha titkejjel permezz ta' linji mibrumin jew kejbils koassjali ta' 50Ω.
Meta tkejjel l-istorbju ta' frekwenza għolja, il-medda sħiħa tal-oxxilloskopju ġeneralment tkun ta' mijiet ta' mega sa livell ta' GHz. Oħrajn huma l-istess bħal ta' hawn fuq. Forsi kumpaniji differenti għandhom metodi ta' ttestjar differenti. Fl-analiżi finali, trid tkun taf ir-riżultati tat-test tiegħek.
Dwar l-oxxilloskopju:
Xi oxxilloskopji diġitali ma jistgħux ikejlu r-ripples b'mod korrett minħabba l-interferenza u l-fond tal-ħażna. F'dan il-ħin, l-oxxilloskopju għandu jiġi mibdul. Kultant, għalkemm il-bandwidth tal-oxxilloskopju tas-simulazzjoni l-qadim huwa biss għexieren ta' megas, il-prestazzjoni hija aħjar mill-oxxilloskopju diġitali.
Inibizzjoni tar-ripples tal-qawwa tal-iswiċċjar
Għall-bdil tar-ripples, teoretikament u fil-fatt jeżistu. Hemm tliet modi kif tista' trażżan jew tnaqqashom:
1. Żid l-induttanza u l-iffiltrar tal-kapaċitatur tal-ħruġ
Skont il-formula tal-provvista tal-enerġija li swiċċja, id-daqs tal-varjazzjoni tal-kurrent u l-valur tal-induttanza tal-induttanza induttiva jsiru inversament proporzjonali, u r-ripples tal-ħruġ u l-kapaċitaturi tal-ħruġ huma inversament proporzjonali. Għalhekk, iż-żieda tal-kapaċitaturi elettriċi u tal-ħruġ tista' tnaqqas ir-ripples.
L-istampa ta' hawn fuq hija l-forma tal-mewġa tal-kurrent fl-induttur tal-provvista tal-enerġija tal-iswiċċjar L. Il-kurrent tar-ripple △ i tiegħu jista' jiġi kkalkulat mill-formula li ġejja:
Jista' jidher li ż-żieda fil-valur L jew iż-żieda fil-frekwenza tal-iswiċċjar tista' tnaqqas il-varjazzjonijiet fil-kurrent fl-induttanza.
Bl-istess mod, ir-relazzjoni bejn ir-ripples tal-output u l-kapaċitaturi tal-output: VRIPPLE = IMAX/(CO × F). Jidher li ż-żieda tal-valur tal-kapaċitatur tal-output tista' tnaqqas ir-ripple.
Il-metodu tas-soltu huwa li jintużaw capacitors elettrolitiċi tal-aluminju għall-kapaċitanza tal-ħruġ biex jinkiseb l-iskop ta' kapaċità kbira. Madankollu, il-capacitors elettrolitiċi mhumiex effettivi ħafna fis-soppressjoni tal-istorbju ta' frekwenza għolja, u l-ESR huwa relattivament kbir, għalhekk se jitqabbad capacitor taċ-ċeramika ħdejh biex jikkumpensa għan-nuqqas ta' capacitors elettrolitiċi tal-aluminju.
Fl-istess ħin, meta l-provvista tal-enerġija tkun qed taħdem, il-vultaġġ VIN tat-terminal tad-dħul ma jinbidilx, iżda l-kurrent jinbidel bis-swiċċ. F'dan il-ħin, il-provvista tal-enerġija tad-dħul ma tipprovdix kurrent tajjeb, ġeneralment ħdejn it-terminal tad-dħul tal-kurrent (nieħdu t-tip buck bħala eżempju, ħdejn is-Swiċċ), u tikkonnettja l-kapaċitanza biex tipprovdi kurrent.
Wara li tiġi applikata din il-kontromiżura, il-provvista tal-enerġija tas-swiċċ Buck hija murija fil-figura t'hawn taħt:
L-approċċ ta' hawn fuq huwa limitat għat-tnaqqis tar-ripples. Minħabba l-limitu tal-volum, l-induttanza mhux se tkun kbira ħafna; il-kapaċitatur tal-ħruġ jiżdied sa ċertu punt, u m'hemm l-ebda effett ovvju fuq it-tnaqqis tar-ripples; iż-żieda fil-frekwenza tal-iswiċċjar se żżid it-telf tal-iswiċċjar. Għalhekk, meta r-rekwiżiti jkunu stretti, dan il-metodu mhux tajjeb ħafna.
Għall-prinċipji tal-provvista tal-enerġija tal-iswiċċjar, tista' tirreferi għal diversi tipi ta' manwali tad-disinn tal-enerġija tal-iswiċċjar.
2. Il-filtrazzjoni fuq żewġ livelli hija li żżid filtri LC tal-ewwel livell
L-effett inibitorju tal-filtru LC fuq ir-ripple tal-istorbju huwa relattivament ovvju. Skont il-frekwenza tar-ripple li trid titneħħa, agħżel il-kapaċitatur tal-induttur xieraq biex jifforma ċ-ċirkwit tal-filtru. Ġeneralment, jista' jnaqqas ir-ripple sew. F'dan il-każ, trid tikkunsidra l-punt tal-kampjunar tal-vultaġġ tal-feedback. (Kif muri hawn taħt)
Il-punt tal-kampjunar jintgħażel qabel il-filtru LC (PA), u l-vultaġġ tal-ħruġ jitnaqqas. Minħabba li kwalunkwe induttanza għandha reżistenza DC, meta jkun hemm kurrent tal-ħruġ, ikun hemm tnaqqis fil-vultaġġ fl-induttanza, li jirriżulta fi tnaqqis fil-vultaġġ tal-ħruġ tal-provvista tal-enerġija. U dan it-tnaqqis fil-vultaġġ jinbidel mal-kurrent tal-ħruġ.
Il-punt tal-kampjunar jintgħażel wara l-filtru LC (PB), sabiex il-vultaġġ tal-ħruġ ikun il-vultaġġ li rridu. Madankollu, induttanza u kapaċitatur jiġu introdotti fis-sistema tal-enerġija, li jistgħu jikkawżaw instabbiltà tas-sistema.
3. Wara l-ħruġ tal-provvista tal-enerġija tal-iswiċċjar, qabbad il-filtrazzjoni LDO
Dan huwa l-aktar mod effettiv biex jitnaqqsu r-ripples u l-istorbju. Il-vultaġġ tal-ħruġ huwa kostanti u m'hemmx bżonn li tinbidel is-sistema ta' feedback oriġinali, iżda huwa wkoll l-aktar kosteffettiv u l-ogħla konsum ta' enerġija.
Kull LDO għandu indikatur: il-proporzjon tas-soppressjoni tal-istorbju. Din hija kurva tal-frekwenza-DB, kif muri fil-figura t'hawn taħt hija l-kurva tal-LT3024 LT3024.
Wara LDO, ir-ripple tal-iswiċċjar ġeneralment ikun taħt l-10mV. Il-figura li ġejja hija t-tqabbil tar-ripples qabel u wara LDO:
Meta mqabbel mal-kurva tal-figura ta' hawn fuq u l-forma tal-mewġa fuq ix-xellug, jidher li l-effett inibitorju tal-LDO huwa tajjeb ħafna għar-ripples tal-iswiċċjar ta' mijiet ta' KHz. Iżda f'medda ta' frekwenza għolja, l-effett tal-LDO mhuwiex daqshekk ideali.
Naqqas ir-ripples. Il-wajers tal-PCB tal-provvista tal-enerġija tal-iswiċċjar huma wkoll kritiċi. Għal storbju ta' frekwenza għolja, minħabba l-frekwenza għolja, għalkemm il-filtrazzjoni wara l-istadju għandha ċertu effett, l-effett mhux ovvju. Hemm studji speċjali f'dan ir-rigward. L-approċċ sempliċi huwa li tkun fuq id-dijodu u l-kapaċitanza C jew RC, jew tqabbad l-induttanza f'serje.
Il-figura ta' hawn fuq hija ċirkwit ekwivalenti tad-dijodu attwali. Meta d-dijodu jkun ta' veloċità għolja, iridu jiġu kkunsidrati l-parametri parassitiċi. Matul l-irkupru invers tad-dijodu, l-induttanza ekwivalenti u l-kapaċitanza ekwivalenti jsiru oxxillatur RC, u jiġġeneraw oxxillazzjoni ta' frekwenza għolja. Sabiex tiġi soppressa din l-oxxillazzjoni ta' frekwenza għolja, huwa meħtieġ li l-kapaċitanza C jew in-netwerk ta' buffer RC jiġu konnessi fiż-żewġt itruf tad-dijodu. Ir-reżistenza ġeneralment hija 10Ω-100 ω, u l-kapaċitanza hija 4.7PF-2.2NF.
Il-kapaċitanza C jew RC fuq id-dijodu C jew RC tista' tiġi ddeterminata permezz ta' testijiet ripetuti. Jekk ma tkunx magħżula kif suppost, dan jikkawża oxxillazzjoni aktar severa.
Ħin tal-pubblikazzjoni: 08 ta' Lulju 2023
