Ang switching power ripple dili kalikayan. Ang among katapusang katuyoan mao ang pagpakunhod sa output ripple sa usa ka maagwanta nga lebel. Ang labing sukaranan nga solusyon aron makab-ot kini nga katuyoan mao ang paglikay sa henerasyon sa mga ripples. Una sa tanan Ug ang hinungdan.
Uban sa switch sa SWITCH, ang kasamtangan sa inductance L usab nag-usab-usab pataas ug paubos sa balido nga bili sa output kasamtangan. Busa, adunay usab usa ka ripple nga parehas nga frequency sa Switch sa katapusan sa output. Kasagaran, ang ripples sa riber nagtumong niini, nga may kalabutan sa kapasidad sa output capacitor ug ESR. Ang kasubsob niini nga ripple parehas sa switching power supply, nga adunay range nga napulo ngadto sa gatusan ka kHz.
Dugang pa, ang Switch kasagaran naggamit sa bipolar transistors o MOSFETs. Bisan unsa pa, adunay pagtaas ug pagkunhod sa oras kung kini gi-on ug patay. Niining panahona, wala nay kasaba sa sirkito nga parehas sa oras sa pagtaas sa oras sa pagtaas sa Switch, o pipila ka beses, ug kasagaran napulo ka MHz. Sa susama, ang diode D anaa sa reverse recovery. Ang katumbas nga sirkito mao ang serye sa mga resistensya nga mga kapasitor ug inductor, nga magpahinabog resonance, ug ang frequency sa kasaba napulo ka MHz. Kining duha ka kasaba kasagarang gitawag ug high-frequency noise, ug ang amplitude kasagaran mas dako kay sa ripple.
Kung kini usa ka AC / DC converter, dugang sa nahisgutan nga duha nga ripples (saba), adunay usab AC nga kasaba. Ang frequency mao ang frequency sa input AC power supply, mga 50-60Hz. Adunay usab usa ka co-mode noise, tungod kay ang power device sa daghang switching power supply naggamit sa shell isip radiator, nga nagpatunghag katumbas nga kapasidad.
Pagsukod sa switching power ripples
Panguna nga mga kinahanglanon:
Pagdugtong sa usa ka oscilloscope AC
20MHz nga limitasyon sa bandwidth
I-unplug ang ground wire sa probe
1.AC coupling mao ang pagtangtang sa superposition DC boltahe ug pagkuha sa usa ka tukma nga waveform.
2. Ang pag-abli sa 20MHz bandwidth limit mao ang pagpugong sa interference sa high-frequency noise ug pagpugong sa sayop. Tungod kay ang amplitude sa high-frequency nga komposisyon dako, kini kinahanglan nga tangtangon sa diha nga gisukod.
3. I-unplug ang ground clip sa oscilloscope probe, ug gamita ang ground measurement measurement aron mamenosan ang interference. Daghang mga departamento walay ground rings. Apan tagda kini nga hinungdan sa paghukom kung kini kuwalipikado.
Ang laing punto mao ang paggamit sa 50Ω terminal. Sumala sa impormasyon sa oscilloscope, ang 50Ω module mao ang pagtangtang sa DC component ug tukma nga pagsukod sa AC component. Bisan pa, adunay pipila nga mga oscilloscope nga adunay ingon nga espesyal nga mga pagsusi. Sa kadaghanan nga mga kaso, ang paggamit sa mga probes gikan sa 100kΩ hangtod 10MΩ gigamit, nga temporaryo nga dili klaro.
Ang naa sa taas mao ang sukaranan nga mga pag-amping kung gisukod ang switching ripple. Kung ang oscilloscope probe dili direkta nga nahayag sa output point, kini kinahanglan nga sukdon pinaagi sa twisted lines o 50Ω coaxial cables.
Kung gisukod ang taas nga frequency nga kasaba, ang tibuuk nga banda sa oscilloscope kasagaran gatusan nga lebel sa mega hangtod GHz. Ang uban parehas sa ibabaw. Tingali ang lainlaing mga kompanya adunay lainlaing mga pamaagi sa pagsulay. Sa kataposang pagtuki, kinahanglang mahibalo ka sa imong mga resulta sa pagsulay.
Mahitungod sa oscilloscope:
Ang ubang digital oscilloscope dili makasukod sa mga ripple sa hustong paagi tungod sa interference ug kahiladman sa pagtipig. Niini nga panahon, ang oscilloscope kinahanglan nga ilisan. Usahay bisan kung ang daan nga simulation oscilloscope bandwidth napulo ra ka mega, ang pasundayag mas maayo kaysa sa digital oscilloscope.
Pagpugong sa switching power ripples
Alang sa pagbalhin sa ripples, sa teoretikal ug sa tinuud naglungtad. Adunay tulo ka paagi sa pagsumpo o pagpakunhod niini:
1. Dugangi ang inductance ug output capacitor pagsala
Sumala sa pormula sa switching power supply, ang kasamtangang fluctuation size ug inductance value sa inductive inductance nahimong inversely proportional, ug ang output ripples ug output capacitors inversely proportional. Busa, ang pagdugang sa electrical ug output capacitors makapakunhod sa mga ripples.
Ang hulagway sa ibabaw mao ang kasamtangan nga waveform sa switching power supply inductor L. Ang ripple current △ i makalkulo gikan sa mosunod nga pormula:
Makita nga ang pagdugang sa kantidad sa L o pagdugang sa frequency sa pagbalhin makapakunhod sa karon nga pag-usab-usab sa inductance.
Sa susama, ang relasyon tali sa output ripples ug output capacitors: VRIPPLE = IMAX/(CO × F). Makita nga ang pagdugang sa kantidad sa output capacitor makapakunhod sa ripple.
Ang naandan nga pamaagi mao ang paggamit sa aluminum electrolytic capacitors alang sa output capacitance aron makab-ot ang katuyoan sa dako nga kapasidad. Bisan pa, ang mga electrolytic capacitor dili kaayo epektibo sa pagsumpo sa high-frequency nga kasaba, ug ang ESR medyo dako, mao nga kini magkonektar sa usa ka ceramic capacitor sunod niini aron mabawi ang kakulang sa aluminum electrolytic capacitor.
Sa samang higayon, kung ang suplay sa kuryente nagtrabaho, ang boltahe nga VIN sa input terminal wala mausab, apan ang kasamtangan nga kausaban sa switch. Niini nga panahon, ang input power supply wala maghatag ug kasamtangan nga atabay, kasagaran duol sa kasamtangan nga input terminal (pagkuha sa buck type isip usa ka pananglitan, duol sa Switch), ug nagkonektar sa capacitance aron makahatag og kasamtangan.
Human magamit kini nga countermeasure, ang Buck switch power supply gipakita sa numero sa ubos:
Ang pamaagi sa ibabaw limitado sa pagkunhod sa ripples. Tungod sa limitasyon sa gidaghanon, ang inductance dili kaayo dako; ang output kapasitor nagdugang sa usa ka piho nga degree, ug walay klaro nga epekto sa pagkunhod sa mga ripples; ang pagtaas sa frequency sa switching makadugang sa pagkawala sa switch. Busa kung higpit ang mga kinahanglanon, kini nga pamaagi dili kaayo maayo.
Alang sa mga prinsipyo sa pagbalhin sa suplay sa kuryente, mahimo nimong i-refer ang lainlaing mga lahi sa mga manwal sa disenyo sa switching power.
2. Duha ka lebel nga pagsala mao ang pagdugang sa una nga lebel nga mga pagsala sa LC
Ang makapugong nga epekto sa LC filter sa noise ripple medyo klaro. Sumala sa ripple frequency nga tangtangon, pilia ang angay nga inductor capacitor aron maporma ang filter circuit. Kasagaran, kini makapakunhod pag-ayo sa mga ripples. Sa kini nga kaso, kinahanglan nimo nga tagdon ang sampling point sa feedback boltahe. (Sama sa gipakita sa ubos)
Ang sampling point gipili sa wala pa ang LC filter (PA), ug ang output boltahe makunhuran. Tungod kay ang bisan unsang inductance adunay DC resistance, kung adunay kasamtangan nga output, adunay usa ka boltahe nga drop sa inductance, nga moresulta sa pagkunhod sa output boltahe sa power supply. Ug kini nga drop sa boltahe nagbag-o sa output karon.
Ang sampling point gipili human sa LC filter (PB), aron ang output boltahe mao ang boltahe nga gusto nato. Bisan pa, ang usa ka inductance ug usa ka kapasitor gipaila sa sulod sa sistema sa kuryente, nga mahimong hinungdan sa pagkawalay kalig-on sa sistema.
3. Human sa output sa switching power supply, ikonektar ang LDO filtering
Kini ang labing epektibo nga paagi aron makunhuran ang mga balud ug kasaba. Ang boltahe sa output mao ang makanunayon ug dili kinahanglan nga usbon ang orihinal nga sistema sa feedback, apan kini usab ang labing epektibo nga gasto ug labing taas nga konsumo sa kuryente.
Ang bisan unsang LDO adunay timailhan: ratio sa pagsumpo sa kasaba. Kini usa ka frequency-DB curve, ingon sa gipakita sa numero sa ubos mao ang curve sa LT3024 LT3024.
Human sa LDO, ang switching ripple kasagaran ubos sa 10mV. Ang mosunod nga numero mao ang pagtandi sa ripples sa wala pa ug pagkahuman sa LDO:
Kung itandi sa kurba sa numero sa ibabaw ug sa waveform sa wala, makita nga ang pagdili nga epekto sa LDO maayo kaayo alang sa switching ripples sa gatusan ka KHz. Apan sulod sa taas nga frequency range, ang epekto sa LDO dili kaayo maayo.
Bawasan ang ripples. Ang PCB wiring sa switching power supply kritikal usab. Alang sa high-frequency noise, tungod sa dako nga frequency sa high frequency, bisan pa ang post-stage filtering adunay usa ka piho nga epekto, ang epekto dili klaro. Adunay mga espesyal nga pagtuon bahin niini. Ang yano nga pamaagi mao ang naa sa diode ug ang capacitance C o RC, o ikonektar ang inductance sa serye.
Ang numero sa ibabaw usa ka katumbas nga sirkito sa aktuwal nga diode. Kung ang diode kay high-speed, kinahanglan nga tagdon ang mga parameter sa parasitiko. Atol sa reverse recovery sa diode, ang equivalent inductance ug equivalent capacitance nahimong RC oscillator, nga nagmugna og high-frequency oscillation. Aron masumpo kining taas nga frequency oscillation, gikinahanglan ang pagkonektar sa capacitance C o RC buffer network sa duha ka tumoy sa diode. Ang pagsukol sa kasagaran 10Ω-100 ω, ug ang kapasidad mao ang 4.7PF-2.2NF.
Ang kapasidad C o RC sa diode C o RC mahimong matino pinaagi sa balik-balik nga mga pagsulay. Kung dili kini mapili sa husto, kini hinungdan sa labi ka grabe nga oscillation.
Oras sa pag-post: Hul-08-2023
