Come sopprimere l'ondulazione dell'alimentatore switching e l'EMI per migliorare le prestazioni complessive dell'alimentatore
MOSFET IC PWM ST
L'alimentatore switching è generalmente composto da un circuito integrato di controllo PWM a modulazione di larghezza di impulso e da un MOSFET, che controlla il rapporto temporale del tubo di commutazione per mantenere una tensione di uscita stabile. A causa della riduzione del numero di spire della bobina di ferro e del volume del nucleo di ferro, la perdita dell'alimentatore switching è molto bassa e l'efficienza è generalmente elevata, raggiungendo generalmente il 90% di efficienza energetica. Insieme alle sue dimensioni ridotte e all'output stabile, presenta evidenti vantaggi sotto molti aspetti.
Ma da un altro punto di vista, anche i suoi difetti sono evidenti. Abbiamo anche problemi come circuiti complessi, rumore di alimentazione elevato, risposta transitoria insufficiente, ondulazione di uscita complessa e facile interferenza elettromagnetica.Per alcuni circuiti a basso rumore, gli alimentatori a commutazione sono spesso impotenti. Dove sorgono queste carenze e come possono essere evitate?
Soppressione dell'ondulazione e miglioramento delle prestazioni complessive dell'alimentatore switching
L'ondulazione può causare vari pericoli al circuito ed è estremamente letale per il circuito. Innanzitutto, una volta generata l'ondulazione, è facile creare armoniche, che danneggeranno il circuito stesso e ridurranno l'efficienza dell'alimentatore. Un'ondulazione più elevata può causare sovratensioni che distruggono direttamente il circuito. Anche se il circuito non viene distrutto direttamente, interferirà notevolmente con la relazione logica del circuito digitale e influenzerà il funzionamento.
L'ondulazione di uscita dell'alimentatore switching deriva principalmente dall'ondulazione residua di uscita a bassa frequenza, dall'ondulazione ad alta frequenza della stessa alta frequenza dell'operazione di commutazione, dal rumore dell'ondulazione di modo comune causato dai parassiti, l'ultra-alto- rumore di risonanza di frequenza della commutazione del dispositivo di alimentazione e controllo della regolazione ad anello chiuso. L'ondulazione residua di uscita a bassa frequenza è dovuta alla capacità insoddisfacente del condensatore di filtro del circuito di uscita. Il modo per sopprimere questo tipo di ondulazione è relativamente semplice, aumentando il condensatore di uscita o riducendo l'ESR in parallelo. L'ondulazione portata dal controllo della regolazione ad anello chiuso può essere migliorata direttamente sui parametri del regolatore, cosa anche più facile da ottenere.
L'ondulazione ad alta frequenza della stessa alta frequenza dell'operazione di commutazione si verifica quando il dispositivo di alimentazione viene utilizzato per eseguire la conversione, la rettifica e il filtraggio della commutazione ad alta frequenza della tensione CC in ingresso e quindi realizzare l'uscita regolata, che è principalmente correlata a la frequenza di conversione dell'alimentatore switching, la struttura ei parametri del filtro di uscita. La volontà di sopprimere parte anche dalla frequenza di conversione dell'alimentatore switching, dalla struttura e dai parametri del filtro di uscita. Aumentando il filtro ad alta frequenza in uscita o utilizzando il filtraggio multistadio è possibile sopprimere meglio l'ondulazione.A partire dalla frequenza operativa dell'alimentatore switching, la frequenza dell'ondulazione può essere aumentata aumentando la frequenza operativa dell'alimentatore switching per ridurre la corrente fluttuazione nell'induttore.
Ci sono molti luoghi in cui esistono capacità parassita e induttanza parassita.La capacità parassita tra dispositivi di alimentazione e trasformatori, l'induttanza parassita dei fili e il rumore di ripple di modo comune causato dai parassiti devono essere eliminati (soppressi) da filtri EMI appositamente progettati. con migliori prestazioni di recupero inverso sono anche utili.
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(ST)
Il rumore di risonanza ad altissima frequenza generato dal dispositivo di potenza durante il processo di commutazione è più complesso, non solo correlato alla capacità di giunzione, ma anche strettamente correlato all'induttanza di dispersione del trasformatore e ai parametri di distribuzione dell'alimentatore switching. Un layout PCB ragionevole può dare all'intero sistema di circuiti una maggiore stabilità in qualsiasi momento, che è un principio importante quando si risolvono tali increspature.
La riduzione della capacità distribuita è una direzione importante per sopprimere il rumore di risonanza ad altissima frequenza.In particolare, il metodo può ridurre la capacità distribuita tra il tubo dell'interruttore e il dissipatore di calore utilizzando un substrato schermato o ridurre il più possibile l'avvolgimento migliorando il processo di avvolgimento e struttura capacità distribuita tra. Anche la scelta del diodo e dell'interruttore è molto importante.La capacità di giunzione dell'interruttore influirà direttamente sul livello di rumore.È meglio scegliere un diodo con caratteristiche di recupero morbido, in grado di ridurre il più possibile il rumore di risonanza ad altissima frequenza .
Inoltre, le variazioni di temperatura modificheranno i parametri del dispositivo, il che influenzerà l'ondulazione, che richiede anche attenzione.
Danno EMI dell'alimentatore switching
L'EMI esiste in qualsiasi sistema elettronico.Nell'alimentatore switching, durante il processo di commutazione del transistor e del diodo, la corrente cambia notevolmente durante i tempi di salita e discesa ed è facile generare energia a radiofrequenza per formare una fonte di interferenza . Su componenti come tubi di commutazione, diodi e trasformatori ad alta frequenza, le sorgenti di interferenza sono molto facili da generare e il segnale EMI degli alimentatori a commutazione occupa un'ampia gamma di frequenze e ha una certa ampiezza.
Cerchiamo sempre di sopprimere le EMI il più possibile e ci sono molte tecnologie per sopprimere le EMI.La tecnologia di filtraggio, la tecnologia di schermatura, la tecnologia di tenuta e la tecnologia di messa a terra comunemente utilizzate per il controllo EMI negli alimentatori a commutazione sono relativamente comuni. Durante il processo di commutazione del tubo di commutazione e del diodo, a causa dell'esistenza dell'induttanza di dispersione del trasformatore e dell'induttanza di linea, è facile generare una tensione di picco.Di solito, il metodo utilizzato in questo caso consiste nell'utilizzare un circuito di assorbimento RC/RCD, che migliorare significativamente la forma d'onda di commutazione.
La riduzione del du/dt quando l'interruttore di alimentazione è acceso e spento è una parte importante della soppressione dell'interferenza dell'alimentatore switching. Sulla base del circuito di commutazione, l'aggiunta di una piccola induttanza, capacità e altri elementi risonanti può formare un circuito di commutazione morbido. Il circuito di commutazione morbido introduce la risonanza prima e dopo il processo di commutazione, che può eliminare il fenomeno della sovrapposizione di tensione e corrente e ridurre notevolmente le perdite e le interferenze di commutazione.
