So unterdrücken Sie Welligkeit und EMI des Schaltnetzteils, um die Gesamtleistung des Netzteils zu verbessern
ST-PWM-IC-MOSFET
Das Schaltnetzteil besteht im Allgemeinen aus einem Pulsweitenmodulations-PWM-Steuer-IC und einem MOSFET, der das Zeitverhältnis der Schaltröhre steuert, um eine stabile Ausgangsspannung aufrechtzuerhalten. Aufgrund der Reduzierung der Windungszahl der Eisenspule und des Volumens des Eisenkerns ist der Verlust des Schaltnetzteils sehr gering und der Wirkungsgrad im Allgemeinen hoch und erreicht im Allgemeinen 90% Energieeffizienz. In Verbindung mit seiner geringen Größe und stabilen Ausgabe hat es in vielerlei Hinsicht offensichtliche Vorteile.
Aber auch aus einem anderen Blickwinkel sind seine Mängel offensichtlich. Probleme wie komplexe Schaltungen, hohes Netzteilrauschen, unzureichendes Einschwingverhalten, komplexe Ausgangswelligkeit und leichte elektromagnetische Interferenzen stehen ebenfalls vor uns.Für einige rauscharme Schaltungen sind Schaltnetzteile oft machtlos. Wo treten diese Mängel auf und wie können sie vermieden werden?
Unterdrückung der Welligkeit und Verbesserung der Gesamtleistung des Schaltnetzteils
Ripple kann verschiedene Gefahren für die Schaltung verursachen und ist für die Schaltung äußerst tödlich. Erstens können nach Erzeugung der Welligkeit leicht Oberschwingungen entstehen, die den Stromkreis selbst beschädigen und die Effizienz der Stromversorgung verringern. Eine höhere Welligkeit kann Überspannungen verursachen, die den Stromkreis direkt zerstören. Selbst wenn die Schaltung nicht direkt zerstört wird, wird dies die logische Beziehung der digitalen Schaltung stark stören und den Betrieb beeinträchtigen.
Die Ausgangswelligkeit des Schaltnetzteils stammt hauptsächlich von der niederfrequenten Ausgangswelligkeit, der hochfrequenten Welligkeit der gleichen hohen Frequenz wie der Schaltvorgang, dem durch die Parasiten verursachten Gleichtaktwelligkeitsrauschen, dem Ultrahoch- Frequenzresonanzrauschen des Schaltens des Leistungsgeräts und der Closed-Loop-Anpassungssteuerung. Die verbleibende niederfrequente Ausgangswelligkeit ist auf die unbefriedigende Kapazität des Filterkondensators des Ausgangskreises zurückzuführen. Der Weg, diese Art von Welligkeit zu unterdrücken, ist relativ einfach, indem der Ausgangskondensator erhöht oder der ESR parallel verringert wird. Die durch die Regelkreissteuerung hervorgerufene Welligkeit kann direkt an den Reglerparametern verbessert werden, was auch einfacher zu erreichen ist.
Die hochfrequente Welligkeit der gleichen Hochfrequenz wie der Schaltvorgang tritt auf, wenn das Leistungsgerät verwendet wird, um eine hochfrequente Schaltumwandlung, Gleichrichtung und Filterung der Eingangsgleichspannung durchzuführen und dann den geregelten Ausgang zu realisieren, der hauptsächlich damit zusammenhängt die Wandlungsfrequenz des Schaltnetzteils, der Aufbau und die Parameter des Ausgangsfilters. Unterdrücken zu wollen beginnt auch bei der Wandlungsfrequenz des Schaltnetzteils, dem Aufbau und den Parametern des Ausgangsfilters. Eine Erhöhung des Ausgangs-Hochfrequenzfilters oder eine mehrstufige Filterung kann die Welligkeit besser unterdrücken Ausgehend von der Arbeitsfrequenz des Schaltnetzteils kann die Welligkeitsfrequenz erhöht werden, indem die Arbeitsfrequenz des Schaltnetzteils erhöht wird, um den Strom zu reduzieren Schwankung in der Induktivität.
Es gibt viele Stellen, an denen parasitäre Kapazität und parasitäre Induktivität vorhanden sind.Die parasitäre Kapazität zwischen Leistungsgeräten und Transformatoren, die parasitäre Induktivität von Drähten und die durch parasitäre Störungen verursachte Gleichtaktwelligkeit müssen durch speziell entwickelte EMI-Filter eliminiert (unterdrückt) werden mit besserer Rückwärtswiederherstellungsleistung sind ebenfalls nützlich.
1
(ST)
Das vom Leistungsgerät während des Schaltvorgangs erzeugte Ultrahochfrequenz-Resonanzrauschen ist komplexer und hängt nicht nur mit der Sperrschichtkapazität zusammen, sondern auch eng mit der Streuinduktivität des Transformators und den Verteilungsparametern des Schaltnetzteils. Ein vernünftiges PCB-Layout kann dem gesamten Schaltungssystem jederzeit eine höhere Stabilität verleihen, was ein wichtiger Grundsatz bei der Lösung solcher Welligkeiten ist.
Das Reduzieren der verteilten Kapazität stellt eine Hauptrichtung zum Unterdrücken von Ultrahochfrequenz-Resonanzrauschen dar. Insbesondere kann das Verfahren die verteilte Kapazität zwischen der Schaltröhre und dem Kühlkörper durch Verwendung eines abgeschirmten Substrats reduzieren oder die Wicklung so weit wie möglich reduzieren, indem es verbessert wird Wicklungsprozess und -struktur, verteilte Kapazität zwischen. Die Wahl der Diode und des Schalters ist ebenfalls sehr wichtig. Die Übergangskapazität des Schalters wirkt sich direkt auf den Rauschpegel aus. Es ist am besten, eine Diode mit Soft-Recovery-Eigenschaften zu wählen, die das ultrahochfrequente Resonanzrauschen so weit wie möglich reduzieren kann .
Darüber hinaus ändern Temperaturänderungen die Parameter des Geräts, was sich auf die Welligkeit auswirkt, die ebenfalls beachtet werden muss.
EMI-Schäden des Schaltnetzteils
EMI wird in jedem elektronischen System vorhanden sein.Im Schaltnetzteil ändert sich der Strom während des Schaltvorgangs des Transistors und der Diode während der Anstiegs- und Abfallzeiten stark, und es ist einfach, Hochfrequenzenergie zu erzeugen, um eine Interferenzquelle zu bilden . An Bauteilen wie Schaltröhren, Dioden und Hochfrequenztransformatoren entstehen sehr leicht Störquellen und das EMI-Signal von Schaltnetzteilen belegt einen weiten Frequenzbereich und hat eine gewisse Amplitude.
Wir versuchen immer, EMI so weit wie möglich zu unterdrücken, und es gibt viele Technologien zur Unterdrückung von EMI Filtertechnologie, Abschirmtechnologie, Dichtungstechnologie und Erdungstechnologie, die üblicherweise zur EMI-Kontrolle in Schaltnetzteilen verwendet werden, sind relativ verbreitet. Während des Schaltvorgangs von Schaltröhre und Diode kann es aufgrund der vorhandenen Trafo-Streuinduktivität und Leitungsinduktivität leicht zu Spitzenspannungen kommen, was in diesem Fall normalerweise mit der Verwendung einer RC/RCD-Dämpfungsschleife geschieht die Schaltwellenform deutlich verbessern.
Die Reduzierung des du/dt beim Ein- und Ausschalten des Leistungsschalters ist ein wichtiger Bestandteil der Entstörung des Schaltnetzteils. Auf der Grundlage des Schaltkreises kann das Hinzufügen einer kleinen Induktivität, Kapazität und anderer Resonanzelemente einen weichen Schaltkreis bilden. Die weich schaltende Schaltung führt vor und nach dem Schaltvorgang eine Resonanz ein, wodurch das Phänomen der Überlappung von Spannung und Strom beseitigt und Schaltverluste und Interferenzen stark reduziert werden können.
