De skeakelkrêftrimpel is ûnûntkomber. Us úteinlike doel is om de útfierrimpel te ferminderjen nei in tolerearber nivo. De meast fûnemintele oplossing om dit doel te berikken is it foarkommen fan it generearjen fan rimpelingen. Earst fan alles, en de oarsaak.
Mei de skeakel fan 'e SWITCH fluktuearret de stroom yn 'e induktânsje L ek op en del by de jildige wearde fan 'e útgongsstroom. Dêrom sil der ek in ripple wêze dy't deselde frekwinsje hat as de skeakel oan 'e útgongseind. Yn 't algemien ferwize de ripples fan 'e ribber hjirnei, wat relatearre is oan 'e kapasiteit fan 'e útgongskondensator en ESR. De frekwinsje fan dizze ripple is itselde as de skeakelstroomfoarsjenning, mei in berik fan tsientallen oant hûnderten kHz.
Derneist brûkt Switch oer it algemien bipolare transistors of MOSFET's. It makket net út hokker ien it is, der sil in opkomst- en ôfnametiid wêze as it oan is en dea is. Op dit stuit sil der gjin lûd yn it sirkwy wêze dat itselde is as de tanametiid as de opkomst- en ôfnametiid fan 'e Switch, of in pear kear, en is oer it algemien tsientallen MHz. Op deselde wize is de diode D yn omkearde hersteltiid. It lykweardige sirkwy is in searje wjerstânskondensatoren en induktors, dy't resonânsje feroarsaakje, en de lûdsfrekwinsje is tsientallen MHz. Dizze twa lûden wurde oer it algemien hege-frekwinsje lûd neamd, en de amplitude is meastentiids folle grutter as de ripple.
As it in AC/DC-converter is, is der neist de boppesteande twa rimpelingen (lûd) ek AC-lûd. De frekwinsje is de frekwinsje fan 'e ynfier AC-stroomfoarsjenning, sawat 50-60Hz. Der is ek in ko-moduslûd, om't it stroomapparaat fan in protte skeakelstroomfoarsjennings de shell as in radiator brûkt, wat in lykweardige kapasitans produseart.
Mjitting fan skeakelkrêftrimpels
Basis easken:
Koppeling mei in oscilloskoop AC
20MHz bânbreedtelimyt
Meitsje de ierdingsdraad fan 'e sonde los
1. AC-koppeling is om de superposysje-DC-spanning te ferwiderjen en in krekte golffoarm te krijen.
2. It iepenjen fan 'e bânbreedtelimyt fan 20MHz is om ynterferinsje fan hege frekwinsjelûd te foarkommen en de flater te foarkommen. Omdat de amplitude fan 'e hege frekwinsjekomposysje grut is, moat it fuorthelle wurde by it mjitten.
3. Meitsje de ierdklem fan 'e oscilloskoopsonde los en brûk de ierdmjitting om ynterferinsje te ferminderjen. In protte ôfdielingen hawwe gjin ierdringen. Mar beskôgje dizze faktor by it beoardieljen oft it kwalifisearre is.
In oar punt is om in 50Ω-terminal te brûken. Neffens de ynformaasje fan 'e oscilloskoop is de 50Ω-module bedoeld om de DC-komponint te ferwiderjen en de AC-komponint sekuer te mjitten. D'r binne lykwols mar in pear oscilloskopen mei sokke spesjale probes. Yn 'e measte gefallen wurdt it gebrûk fan probes fan 100kΩ oant 10MΩ brûkt, wat tydlik ûndúdlik is.
Boppesteande binne de basisfoarsoarchsmaatregels by it mjitten fan de skeakelrimpel. As de oscilloskoopsonde net direkt oan it útfierpunt bleatsteld is, moat it metten wurde mei twisted linen of 50Ω koaksiale kabels.
By it mjitten fan hege frekwinsjelûd is de folsleine bân fan 'e oscilloskoop oer it algemien hûnderten mega oant GHz-nivo. Oaren binne itselde as hjirboppe. Miskien hawwe ferskate bedriuwen ferskillende testmetoaden. Uteinlik moatte jo jo testresultaten witte.
Oer oscilloskoop:
Guon digitale oscilloskoopen kinne ripples net goed mjitte fanwegen ynterferinsje en opslachdjipte. Op dit stuit moat de oscilloskoop ferfongen wurde. Soms, hoewol de bânbreedte fan 'e âlde simulaasje-oscilloskoop mar tsientallen mega is, binne de prestaasjes better as dy fan 'e digitale oscilloskoop.
Remming fan skeakelkrêftrimpels
Foar it wikseljen fan ripples, besteane teoretysk en eins. D'r binne trije manieren om it te ûnderdrukken of te ferminderjen:
1. Fergrutsje de induktânsje en útfierkondensatorfiltering
Neffens de formule fan 'e skeakeljende stroomfoarsjenning wurde de stroomfluktuaasjegrutte en induktânsjewearde fan 'e induktive induktânsje omgekeerd evenredich, en de útfierrimpels en útfierkondensators binne omgekeerd evenredich. Dêrom kin it fergrutsjen fan elektryske en útfierkondensators rimpels ferminderje.
De ôfbylding hjirboppe is de stroomgolffoarm yn 'e skeakelstroomfoarsjenningsinduktor L. De rimpelstroom △i kin berekkene wurde mei de folgjende formule:
It kin sjoen wurde dat it ferheegjen fan de L-wearde of it ferheegjen fan de skeakelfrekwinsje de stroomfluktuaasjes yn 'e induktânsje ferminderje kin.
Op deselde wize is de relaasje tusken útfierrimpels en útfierkondensators: VRIPPLE = IMAX/(CO × F). It is te sjen dat it ferheegjen fan 'e wearde fan' e útfierkondensator de rimpel ferminderje kin.
De gewoane metoade is om aluminium elektrolytyske kondensatoren te brûken foar de útfierkapasitânsje om it doel fan grutte kapasiteit te berikken. Elektrolytyske kondensatoren binne lykwols net heul effektyf yn it ûnderdrukken fan hege frekwinsjelûd, en ESR is relatyf grut, dus sil der in keramyske kondensator neist ferbûn wurde om it gebrek oan aluminium elektrolytyske kondensatoren te kompensearjen.
Tagelyk, as de stroomfoarsjenning wurket, bliuwt de spanning VIN fan 'e ynfierterminal ûnferoare, mar de stroom feroaret mei de skeakel. Op dit stuit leveret de ynfierstroomfoarsjenning gjin stroomput, meastal tichtby de stroomynfierterminal (bygelyks it buck-type, tichtby de skeakel), en ferbynt de kapasitans om stroom te leverjen.
Nei it tapassen fan dizze tsjinmaatregel wurdt de Buck-switch-stroomfoarsjenning werjûn yn 'e ûndersteande ôfbylding:
De boppesteande oanpak is beheind ta it ferminderjen fan ripples. Fanwegen de folumebeperking sil de induktânsje net hiel grut wêze; de útfierkondensator nimt ta oant in bepaalde mjitte, en d'r is gjin dúdlik effekt op it ferminderjen fan de ripples; de tanimming fan 'e skeakelfrekwinsje sil it skeakelferlies ferheegje. Dus as de easken strang binne, is dizze metoade net hiel goed.
Foar de prinsipes fan wikseljende stroomfoarsjenning kinne jo ferwize nei ferskate soarten hantliedingen foar it ûntwerpen fan wikseljende stroomfoarsjennings.
2. Twa-nivo filterjen is it tafoegjen fan LC-filters fan it earste nivo
It remmende effekt fan it LC-filter op 'e rûsrimpel is relatyf dúdlik. Neffens de te ferwiderjen rimpelfrekwinsje, selektearje de passende induktorkondensator om it filtersirkwy te foarmjen. Yn 't algemien kin it de rimpelingen goed ferminderje. Yn dit gefal moatte jo rekken hâlde mei it samplingpunt fan 'e feedbackspanning. (Lykas hjirûnder werjûn)
It samplingpunt wurdt selektearre foar it LC-filter (PA), en de útgongsspanning sil wurde fermindere. Omdat elke induktânsje in DC-wjerstân hat, sil der in spanningsfal wêze yn 'e induktânsje as der in stroomútfier is, wat resulteart yn in ôfname fan 'e útgongsspanning fan' e stroomfoarsjenning. En dizze spanningsfal feroaret mei de útgongsstroom.
It samplingpunt wurdt selektearre nei it LC-filter (PB), sadat de útgongsspanning de winske spanning is. Induktânsje en in kondensator wurde lykwols yn it stroomsysteem ynfierd, wat systeemynstabiliteit feroarsaakje kin.
3. Nei de útfier fan 'e skeakeljende stroomfoarsjenning, ferbine LDO-filtering
Dit is de meast effektive manier om rimpelingen en lûd te ferminderjen. De útgongsspanning is konstant en it orizjinele feedbacksysteem hoecht net te feroarjen, mar it is ek de meast kosten-effektive en hat it heechste enerzjyferbrûk.
Elke LDO hat in yndikator: rûsûnderdrukkingsferhâlding. It is in frekwinsje-DB-kromme, lykas te sjen is yn 'e ûndersteande figuer.
Nei LDO is de skeakelripple oer it algemien ûnder 10mV. De folgjende figuer is de ferliking fan ripples foar en nei LDO:
Yn ferliking mei de kromme fan 'e boppesteande figuer en de golffoarm oan 'e lofterkant, kin sjoen wurde dat it remmende effekt fan LDO tige goed is foar de skeakelrimpels fan hûnderten kHz. Mar binnen in heech frekwinsjeberik is it effekt fan 'e LDO net sa ideaal.
Ferminderje ripples. De PCB-bedrading fan 'e skeakeljende stroomfoarsjenning is ek kritysk. Foar hege frekwinsjelûd, fanwegen de hege frekwinsje fan hege frekwinsje, hoewol de post-stage filtering in bepaald effekt hat, is it effekt net dúdlik. D'r binne spesjale stúdzjes yn dit ferbân. De ienfâldige oanpak is om op 'e diode en de kapasitansje C of RC te wêzen, of de induktânsje yn searje te ferbinen.
De boppesteande figuer is in lykweardige sirkwy fan 'e werklike diode. As de diode hege snelheid hat, moatte parasitêre parameters yn oerweging nommen wurde. Tidens it weromkommen fan 'e diode wurdt de lykweardige induktânsje en lykweardige kapasitânsje in RC-oscillator, wêrtroch hege-frekwinsje-oscillaasje ûntstiet. Om dizze hege-frekwinsje-oscillaasje te ûnderdrukken, is it nedich om kapasitânsje C of in RC-buffernetwurk oan beide úteinen fan 'e diode te ferbinen. De wjerstân is oer it algemien 10Ω-100 ω, en de kapasitânsje is 4.7PF-2.2NF.
De kapasitânsje C of RC op 'e diode C of RC kin bepaald wurde troch werhelle testen. As it net goed selektearre is, sil it swierdere oscillaasje feroarsaakje.
Pleatsingstiid: 8 july 2023
