Peralihan daya tidak bisa dihindari. Tujuan utama kami adalah mengurangi riak keluaran ke tingkat yang dapat ditoleransi. Solusi paling mendasar untuk mencapai tujuan ini adalah dengan menghindari timbulnya riak. Pertama-tama Dan penyebabnya.
Dengan saklar SWITCH, arus pada induktansi L juga berfluktuasi naik turun pada nilai arus keluaran yang valid. Oleh karena itu, juga akan ada riak yang frekuensinya sama dengan Saklar di ujung keluaran. Secara umum, riak riber mengacu pada hal ini, yang terkait dengan kapasitas kapasitor keluaran dan ESR. Frekuensi riak ini sama dengan switching power supply, dengan rentang puluhan hingga ratusan kHz.
Selain itu, Switch umumnya menggunakan transistor bipolar atau MOSFET. Tidak peduli yang mana, akan ada kenaikan dan penurunan waktu ketika dihidupkan dan mati. Pada saat ini, tidak akan ada noise di sirkuit yang sama dengan peningkatan waktu dengan peningkatan waktu penurunan Switch, atau beberapa kali, dan umumnya puluhan MHz. Demikian pula, dioda D berada dalam pemulihan terbalik. Rangkaian ekivalennya adalah rangkaian kapasitor dan induktor resistansi yang akan menimbulkan resonansi, dan frekuensi deraunya puluhan MHz. Kedua derau ini umumnya disebut derau frekuensi tinggi, dan amplitudonya biasanya jauh lebih besar daripada riak.
Kalau konverter AC/DC, selain dua riak di atas (noise), juga ada noise AC. Frekuensinya adalah frekuensi masukan catu daya AC, sekitar 50-60Hz. Ada juga kebisingan co-mode, karena perangkat daya dari banyak catu daya switching menggunakan cangkang sebagai radiator, yang menghasilkan kapasitansi yang setara.
Pengukuran riak daya switching
Persyaratan dasar:
Kopling dengan osiloskop AC
Batas bandwidth 20MHz
Cabut kabel ground probe
1. Kopling AC adalah untuk menghilangkan tegangan DC superposisi dan mendapatkan bentuk gelombang yang akurat.
2. Membuka batas bandwidth 20MHz adalah untuk mencegah gangguan kebisingan frekuensi tinggi dan mencegah kesalahan. Karena amplitudo komposisi frekuensi tinggi besar, maka harus dihilangkan saat diukur.
3. Cabut klip ground dari probe osiloskop, dan gunakan pengukuran pengukuran ground untuk mengurangi interferensi. Banyak departemen tidak memiliki ground ring. Namun pertimbangkan faktor ini ketika menilai apakah ia memenuhi syarat.
Poin lainnya adalah menggunakan terminal 50Ω. Menurut informasi osiloskop, modul 50Ω berfungsi untuk melepas komponen DC dan mengukur komponen AC secara akurat. Namun, hanya ada sedikit osiloskop dengan probe khusus seperti itu. Dalam kebanyakan kasus, penggunaan probe dari 100kΩ hingga 10MΩ digunakan, yang untuk sementara tidak jelas.
Hal di atas adalah tindakan pencegahan dasar saat mengukur riak switching. Jika probe osiloskop tidak terkena langsung ke titik keluaran, maka harus diukur dengan garis bengkok atau kabel koaksial 50Ω.
Saat mengukur kebisingan frekuensi tinggi, pita penuh osiloskop umumnya berada pada level ratusan mega hingga GHz. Yang lainnya sama dengan yang di atas. Mungkin perusahaan yang berbeda memiliki metode pengujian yang berbeda. Dalam analisis akhir, Anda harus mengetahui hasil tes Anda.
Tentang osiloskop:
Beberapa osiloskop digital tidak dapat mengukur riak dengan benar karena interferensi dan kedalaman penyimpanan. Pada saat ini, osiloskop harus diganti. Terkadang meskipun bandwidth osiloskop simulasi lama hanya puluhan mega, namun performanya lebih baik dibandingkan osiloskop digital.
Penghambatan peralihan riak daya
Untuk switching riak, secara teoritis dan nyata ada. Ada tiga cara untuk menekan atau menguranginya:
1. Meningkatkan penyaringan induktansi dan kapasitor keluaran
Menurut rumus catu daya switching, ukuran fluktuasi arus dan nilai induktansi induktansi induktif menjadi berbanding terbalik, dan riak keluaran serta kapasitor keluaran berbanding terbalik. Oleh karena itu, peningkatan kapasitor listrik dan keluaran dapat mengurangi riak.
Gambar di atas adalah bentuk gelombang arus pada induktor switching power supply L. Arus riaknya △ i dapat dihitung dengan rumus berikut:
Terlihat bahwa peningkatan nilai L atau peningkatan frekuensi switching dapat mengurangi fluktuasi arus pada induktansi.
Demikian pula hubungan antara riak keluaran dan kapasitor keluaran: VRIPPLE = IMAX/(CO × F). Terlihat bahwa peningkatan nilai kapasitor keluaran dapat mengurangi riak.
Metode yang biasa dilakukan adalah dengan menggunakan kapasitor elektrolitik aluminium untuk kapasitansi keluaran untuk mencapai tujuan kapasitas besar. Namun, kapasitor elektrolitik tidak terlalu efektif dalam menekan kebisingan frekuensi tinggi, dan ESR relatif besar, sehingga akan dihubungkan dengan kapasitor keramik di sebelahnya untuk menutupi kekurangan kapasitor elektrolitik aluminium.
Pada saat yang sama, ketika catu daya bekerja, tegangan VIN terminal masukan tidak berubah, tetapi arus berubah seiring dengan saklar. Pada saat ini, catu daya masukan tidak menyediakan sumur arus, biasanya di dekat terminal masukan arus (mengambil tipe buck sebagai contoh, dekat Sakelar), dan menghubungkan kapasitansi untuk menyediakan arus.
Setelah menerapkan tindakan penanggulangan ini, catu daya saklar Buck ditunjukkan pada gambar di bawah ini:
Pendekatan di atas terbatas pada pengurangan riak. Karena batasan volume, induktansinya tidak akan terlalu besar; kapasitor keluaran meningkat sampai tingkat tertentu, dan tidak ada efek nyata dalam mengurangi riak; peningkatan frekuensi switching akan meningkatkan kerugian saklar. Jadi jika persyaratannya ketat, metode ini kurang baik.
Untuk prinsip-prinsip peralihan catu daya, Anda dapat merujuk ke berbagai jenis manual desain peralihan daya.
2. Pemfilteran dua tingkat adalah menambahkan filter LC tingkat pertama
Efek penghambatan filter LC terhadap riak kebisingan relatif jelas. Menurut frekuensi riak yang akan dihilangkan, pilih kapasitor induktor yang sesuai untuk membentuk rangkaian filter. Umumnya dapat meredam riak dengan baik. Dalam hal ini, Anda perlu mempertimbangkan titik pengambilan sampel tegangan umpan balik. (Seperti yang ditunjukkan di bawah)
Titik pengambilan sampel dipilih sebelum filter LC (PA), dan tegangan keluaran akan dikurangi. Karena setiap induktansi mempunyai resistansi DC, maka ketika ada arus keluaran maka akan terjadi penurunan tegangan pada induktansi, sehingga mengakibatkan penurunan tegangan keluaran catu daya. Dan penurunan tegangan ini berubah seiring dengan arus keluaran.
Titik sampling dipilih setelah filter LC (PB), sehingga tegangan keluarannya sesuai dengan tegangan yang kita inginkan. Namun, induktansi dan kapasitor dimasukkan ke dalam sistem tenaga, yang dapat menyebabkan ketidakstabilan sistem.
3. Setelah keluaran catu daya switching, sambungkan penyaringan LDO
Ini adalah cara paling efektif untuk mengurangi riak dan kebisingan. Tegangan keluarannya konstan dan tidak perlu mengubah sistem umpan balik asli, tetapi juga merupakan yang paling hemat biaya dan konsumsi daya tertinggi.
Setiap LDO memiliki indikator: rasio peredam bising. Ini adalah kurva frekuensi-DB, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini adalah kurva LT3024 LT3024.
Setelah LDO, riak peralihan umumnya di bawah 10mV. Berikut gambar perbandingan riak sebelum dan sesudah LDO:
Dibandingkan dengan kurva gambar di atas dan bentuk gelombang di sebelah kiri, terlihat bahwa efek penghambatan LDO sangat baik untuk switching riak ratusan KHz. Namun dalam rentang frekuensi tinggi, efek LDO tidak begitu ideal.
Kurangi riak. Pengkabelan PCB dari catu daya switching juga penting. Untuk kebisingan frekuensi tinggi, karena frekuensi tinggi yang besar, meskipun penyaringan pasca tahap memiliki efek tertentu, efeknya tidak jelas. Ada penelitian khusus mengenai hal ini. Pendekatan sederhananya adalah dengan menggunakan dioda dan kapasitansi C atau RC, atau menghubungkan induktansi secara seri.
Gambar di atas merupakan rangkaian ekuivalen dari dioda sebenarnya. Ketika dioda berkecepatan tinggi, parameter parasit harus dipertimbangkan. Selama pemulihan terbalik dioda, induktansi setara dan kapasitansi setara menjadi osilator RC, menghasilkan osilasi frekuensi tinggi. Untuk menekan osilasi frekuensi tinggi ini, perlu menghubungkan jaringan buffer kapasitansi C atau RC di kedua ujung dioda. Resistansi umumnya 10Ω-100 ω, dan kapasitansinya 4.7PF-2.2NF.
Kapasitansi C atau RC pada dioda C atau RC dapat ditentukan dengan pengujian berulang. Jika tidak dipilih dengan benar, akan menyebabkan osilasi yang lebih parah.
Waktu posting: 08-Juli-2023
