Die skakelkragrimpel is onvermydelik. Ons uiteindelike doel is om die uitsetrimpel tot 'n verdraagsame vlak te verminder. Die mees fundamentele oplossing om hierdie doel te bereik, is om die opwekking van rimpelings te vermy. Eerstens, en die oorsaak.
Met die skakelaar van die SKAKELAAAR fluktueer die stroom in die induktansie L ook op en af teen die geldige waarde van die uitsetstroom. Daarom sal daar ook 'n rimpeling wees wat dieselfde frekwensie as die Skakelaar aan die uitsetkant het. Oor die algemeen verwys die rimpelings van die ribbelaar hierna, wat verband hou met die kapasiteit van die uitsetkondensator en ESR. Die frekwensie van hierdie rimpeling is dieselfde as die skakelkragbron, met 'n reeks van tiene tot honderde kHz.
Daarbenewens gebruik Switch gewoonlik bipolêre transistors of MOSFET's. Ongeag watter een is, sal daar 'n styg- en afnametyd wees wanneer dit aangeskakel en dood is. Op hierdie tydstip sal daar geen geraas in die stroombaan wees wat dieselfde is as die toenametyd as die Switch se styg- of afnametyd nie, of 'n paar keer, en is gewoonlik tiene MHz. Net so is die diode D in omgekeerde herstel. Die ekwivalente stroombaan is die reeks weerstandskondensators en induktors, wat resonansie sal veroorsaak, en die geraasfrekwensie is tiene MHz. Hierdie twee geraas word gewoonlik hoëfrekwensiegeraas genoem, en die amplitude is gewoonlik baie groter as die rimpeling.
As dit 'n WS/GS-omskakelaar is, is daar, benewens die bogenoemde twee rimpelings (geraas), ook WS-geraas. Die frekwensie is die frekwensie van die inset-WS-kragtoevoer, ongeveer 50-60Hz. Daar is ook 'n ko-modusgeraas, want die kragtoestel van baie skakelkragtoevoere gebruik die dop as 'n verkoeler, wat 'n ekwivalente kapasitansie produseer.
Meting van skakelkragrimpels
Basiese vereistes:
Koppeling met 'n ossilloskoop AC
20MHz bandwydte limiet
Ontkoppel die aarddraad van die sonde
1. WS-koppeling is om die superposisie-GS-spanning te verwyder en 'n akkurate golfvorm te verkry.
2. Die oopmaak van die 20MHz bandwydtelimiet is om die interferensie van hoëfrekwensiegeraas te voorkom en die fout te voorkom. Omdat die amplitude van die hoëfrekwensie-samestelling groot is, moet dit verwyder word wanneer dit gemeet word.
3. Ontkoppel die aardklem van die ossilloskoop-sonde en gebruik die grondmeting om interferensie te verminder. Baie departemente het nie grondringe nie. Maar neem hierdie faktor in ag wanneer u beoordeel of dit gekwalifiseerd is.
Nog 'n punt is om 'n 50Ω-terminaal te gebruik. Volgens die inligting van die ossilloskoop is die 50Ω-module om die GS-komponent te verwyder en die WS-komponent akkuraat te meet. Daar is egter min ossilloskope met sulke spesiale probes. In die meeste gevalle word die gebruik van probes van 100kΩ tot 10MΩ gebruik, wat tydelik onduidelik is.
Bogenoemde is die basiese voorsorgmaatreëls wanneer die skakelrimpel gemeet word. Indien die ossilloskoop-sonde nie direk aan die uitsetpunt blootgestel is nie, moet dit met gedraaide lyne of 50Ω koaksiale kabels gemeet word.
Wanneer hoëfrekwensiegeraas gemeet word, is die volle band van die ossilloskoop gewoonlik honderde mega- tot GHz-vlak. Ander is dieselfde as hierbo. Miskien het verskillende maatskappye verskillende toetsmetodes. Uiteindelik moet u u toetsresultate ken.
Oor ossilloskoop:
Sommige digitale ossilloskoop kan nie rimpelings korrek meet nie as gevolg van interferensie en stoordiepte. Op die oomblik moet die ossilloskoop vervang word. Soms, alhoewel die ou simulasie-ossilloskoop se bandwydte slegs tiene mega is, is die werkverrigting beter as die digitale ossilloskoop.
Inhibisie van skakelkragrimpelings
Vir skakelrimpelings, bestaan teoreties en werklik. Daar is drie maniere om dit te onderdruk of te verminder:
1. Verhoog die induktansie en uitsetkondensatorfiltering
Volgens die formule van die skakelkragbron word die stroomfluktuasiegrootte en induktansiewaarde van die induktiewe induktansie omgekeerd eweredig, en die uitsetrimpels en uitsetkondensators is omgekeerd eweredig. Daarom kan die verhoging van elektriese en uitsetkondensators rimpelings verminder.
Die prentjie hierbo is die stroomgolfvorm in die skakelkragbron-induktor L. Die rimpelstroom △i kan met die volgende formule bereken word:
Daar kan gesien word dat die verhoging van die L-waarde of die verhoging van die skakelfrekwensie die stroomskommelings in die induktansie kan verminder.
Net so, die verhouding tussen uitsetrimpels en uitsetkondensators: VRIPPLE = IMAX/(CO × F). Daar kan gesien word dat die verhoging van die uitsetkondensatorwaarde die rimpel kan verminder.
Die gewone metode is om aluminium elektrolitiese kapasitors te gebruik vir die uitsetkapasitansie om die doel van groot kapasiteit te bereik. Elektrolitiese kapasitors is egter nie baie effektief in die onderdrukking van hoëfrekwensie geraas nie, en die ESR is relatief groot, daarom sal 'n keramiek kapasitor langsaan gekoppel word om die gebrek aan aluminium elektrolitiese kapasitors te vergoed.
Terselfdertyd, wanneer die kragtoevoer werk, bly die spanning VIN van die invoerterminaal onveranderd, maar die stroom verander met die skakelaar. Op hierdie tydstip verskaf die invoerkragtoevoer nie 'n stroomput nie, gewoonlik naby die stroominvoerterminaal (neem die buck-tipe as voorbeeld, is naby die skakelaar), en verbind die kapasitansie om stroom te verskaf.
Nadat hierdie teenmaatreël toegepas is, word die Buck-skakelaar-kragtoevoer in die figuur hieronder getoon:
Bogenoemde benadering is beperk tot die vermindering van rimpelings. As gevolg van die volumelimiet sal die induktansie nie baie groot wees nie; die uitsetkondensator neem tot 'n sekere mate toe, en daar is geen duidelike effek op die vermindering van die rimpelings nie; die toename in die skakelfrekwensie sal die skakelverlies verhoog. Dus, wanneer die vereistes streng is, is hierdie metode nie baie goed nie.
Vir die beginsels van skakelkragtoevoer, kan u na verskillende tipes skakelkragontwerphandleidings verwys.
2. Tweevlak-filtering is om eerstevlak-LC-filters by te voeg
Die remmende effek van die LC-filter op die ruisrimpel is relatief voor die hand liggend. Volgens die rimpelfrekwensie wat verwyder moet word, kies die toepaslike induktorkondensator om die filterkring te vorm. Oor die algemeen kan dit die rimpelings goed verminder. In hierdie geval moet jy die monsternemingspunt van die terugvoerspanning in ag neem. (Soos hieronder getoon)
Die monsternemingspunt word voor die LC-filter (PA) gekies, en die uitsetspanning sal verminder word. Omdat enige induktansie 'n GS-weerstand het, sal daar 'n spanningsval in die induktansie wees wanneer daar 'n stroomuitset is, wat lei tot 'n afname in die uitsetspanning van die kragtoevoer. En hierdie spanningsval verander met die uitsetstroom.
Die monsternemingspunt word na die LC-filter (PB) gekies, sodat die uitsetspanning die verlangde spanning is. 'n Induktansie en 'n kapasitor word egter binne die kragstelsel ingebring, wat stelselonstabiliteit kan veroorsaak.
3. Na die uitset van die skakelkragbron, koppel LDO-filtering
Dit is die mees effektiewe manier om rimpelings en geraas te verminder. Die uitsetspanning is konstant en hoef nie die oorspronklike terugvoerstelsel te verander nie, maar dit is ook die mees koste-effektiewe en het die hoogste kragverbruik.
Enige LDO het 'n aanwyser: geraasonderdrukkingsverhouding. Dit is 'n frekwensie-DB-kromme, soos in die figuur hieronder getoon, is die kromme van LT3024.
Na LDO is die skakelrimpel gewoonlik onder 10 mV. Die volgende figuur is die vergelyking van rimpelings voor en na LDO:
In vergelyking met die kurwe van die figuur hierbo en die golfvorm aan die linkerkant, kan gesien word dat die inhiberende effek van LDO baie goed is vir die skakelrimpelings van honderde kHz. Maar binne 'n hoë frekwensiebereik is die effek van die LDO nie so ideaal nie.
Verminder rimpelings. Die PCB-bedrading van die skakelkragbron is ook krities. Vir hoëfrekwensiegeraas, as gevolg van die groot frekwensie van hoë frekwensie, alhoewel die na-stadiumfiltering 'n sekere effek het, is die effek nie voor die hand liggend nie. Daar is spesiale studies in hierdie verband. Die eenvoudige benadering is om op die diode en die kapasitansie C of RC te wees, of die induktansie in serie te koppel.
Die bogenoemde figuur is 'n ekwivalente stroombaan van die werklike diode. Wanneer die diode hoëspoed is, moet parasitiese parameters in ag geneem word. Tydens die omgekeerde herstel van die diode, word die ekwivalente induktansie en ekwivalente kapasitansie 'n RC-ossillator, wat hoëfrekwensie-ossillasie genereer. Om hierdie hoëfrekwensie-ossillasie te onderdruk, is dit nodig om kapasitansie C of 'n RC-buffernetwerk aan beide kante van die diode te koppel. Die weerstand is gewoonlik 10Ω-100 ω, en die kapasitansie is 4.7PF-2.2NF.
Die kapasitansie C of RC op die diode C of RC kan deur herhaalde toetse bepaal word. Indien dit nie behoorlik gekies word nie, sal dit meer ernstige ossillasie veroorsaak.
Plasingstyd: 8 Julie 2023
