전원 공급 장치의 전체 성능을 향상시키기 위해 스위칭 전원 공급 장치 리플 및 EMI를 억제하는 방법
ST PWM IC MOSFET
스위칭 전원 공급 장치는 일반적으로 펄스 폭 변조 PWM 제어 IC와 안정적인 출력 전압을 유지하기 위해 스위칭 튜브의 시간 비율을 제어하는 MOSFET으로 구성됩니다. 철 코일의 권수와 철심의 부피의 감소로 인해 스위칭 전원 공급 장치의 손실이 매우 낮고 효율이 일반적으로 높아 일반적으로 90% 전력 효율에 도달합니다. 작은 크기와 안정적인 출력과 함께 여러 측면에서 분명한 이점이 있습니다.
그러나 다른 각도에서 보면 단점도 분명합니다. 복잡한 회로, 높은 전원 공급 장치 노이즈, 불충분한 과도 응답, 복잡한 출력 리플 및 쉬운 전자기 간섭과 같은 문제도 우리 앞에 있습니다.일부 저잡음 회로의 경우 스위칭 전원 공급 장치는 종종 전원이 공급되지 않습니다. 이러한 결점은 어디에서 발생하며 어떻게 피할 수 있습니까?
리플 억제 및 스위칭 전원 공급 장치의 전반적인 성능 향상
리플은 회로에 다양한 위험을 유발할 수 있으며 회로에 매우 치명적입니다. 우선 리플이 발생하면 고조파가 발생하기 쉬워 회로 자체에 피해를 주고 전원의 효율을 떨어뜨립니다. 리플이 높으면 회로를 직접 파괴하는 서지가 발생할 수 있습니다. 회로가 직접 파괴되지 않더라도 디지털 회로의 논리 관계에 크게 간섭하여 작동에 영향을 미칩니다.
스위칭 전원 공급 장치의 출력 리플은 주로 잔류 저주파 출력 리플, 스위칭 동작과 동일한 고주파수의 고주파 리플, 기생으로 인한 공통 모드 리플 노이즈, 초고 전원 장치 스위칭의 주파수 공진 노이즈 및 폐쇄 루프 조정 제어 리플 노이즈. 잔류 저주파 출력 리플은 만족스럽지 못한 출력 회로의 필터 커패시터 용량 때문입니다. 이러한 유형의 리플을 억제하는 방법은 출력 커패시터를 늘리거나 병렬로 ESR을 줄이는 방법으로 비교적 간단합니다. 폐쇄 루프 레귤레이션 제어로 인한 리플은 레귤레이터 매개변수에서 직접 개선될 수 있으며, 이는 달성하기도 더 쉽습니다.
스위칭 동작과 동일한 고주파수의 고주파 리플은 입력 DC 전압의 고주파 스위칭 변환, 정류 및 필터링을 수행하기 위해 전원 장치를 사용할 때 발생하며, 주로 다음과 관련된 조정된 출력을 실현합니다. 스위칭 전원 공급 장치의 변환 주파수, 출력 필터의 구조 및 매개변수 관련. 억제하려는 것은 스위칭 전원 공급 장치의 변환 주파수, 출력 필터의 구조 및 매개변수에서도 시작됩니다. 출력 고주파 필터를 높이거나 다단 필터링을 사용하면 리플을 더 잘 억제할 수 있습니다.스위칭 전원 공급 장치의 작동 주파수에서 시작하여 전류를 줄이기 위해 스위칭 전원 공급 장치의 작동 주파수를 높여 리플 주파수를 높일 수 있습니다. 인덕터의 변동.
기생 커패시턴스와 기생 인덕턴스가 존재하는 곳이 많이 있는데, 전력소자와 변압기 사이의 기생 커패시턴스, 전선의 기생 인덕턴스, 기생으로 인한 커먼 모드 리플 노이즈는 특수 설계된 EMI 필터로 제거(억제)되어야 합니다. 더 나은 역 복구 성능도 유용합니다.
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(성)
스위칭 과정에서 전원 장치에서 발생하는 초고주파 공진 노이즈는 접합 커패시턴스와 관련이 있을 뿐만 아니라 변압기의 누설 인덕턴스 및 스위칭 전원 공급 장치의 분포 매개변수와도 밀접하게 관련되어 더 복잡합니다. 합리적인 PCB 레이아웃은 전체 회로 시스템에 언제든지 더 높은 안정성을 제공할 수 있으며, 이는 이러한 리플을 해결할 때 중요한 원칙입니다.
분산 커패시턴스를 줄이는 것은 초고주파 공진 노이즈를 억제하는 주요 방향으로, 구체적으로 차폐 기판을 사용하여 스위치 튜브와 방열판 사이의 분산 커패시턴스를 감소시키거나 개선하여 권선을 최대한 줄일 수 있습니다. 권선 프로세스 및 구조 사이의 분산 커패시턴스. 다이오드와 스위치의 선택도 매우 중요합니다.스위치의 접합 커패시턴스는 노이즈 레벨에 직접적인 영향을 미칩니다.초고주파 공진 노이즈를 최대한 줄일 수 있는 소프트 복구 특성을 가진 다이오드를 선택하는 것이 가장 좋습니다. .
또한 온도 변화는 장치의 매개변수를 변경하여 리플에 영향을 미치므로 주의가 필요합니다.
스위칭 전원 공급 장치의 EMI 손상
EMI는 모든 전자 시스템에 존재하며 스위칭 전원 공급 장치에서 트랜지스터와 다이오드의 스위칭 과정에서 상승 및 하강 시간 동안 전류가 크게 변하고 무선 주파수 에너지를 생성하여 간섭 소스를 형성하기 쉽습니다. . 스위칭 튜브, 다이오드 및 고주파 변압기와 같은 구성 요소에서 간섭 소스는 매우 생성하기 쉽고 스위칭 전원 공급 장치의 EMI 신호는 넓은 주파수 범위를 차지하고 일정한 진폭을 갖습니다.
우리는 항상 EMI를 최대한 억제하려고 노력하며, EMI를 억제하기 위한 많은 기술이 있습니다.스위칭 전원 공급 장치에서 EMI 제어에 일반적으로 사용되는 필터링 기술, 차폐 기술, 밀봉 기술 및 접지 기술은 비교적 일반적입니다. 스위칭 튜브와 다이오드의 스위칭 과정에서 트랜스포머 누설 인덕턴스와 라인 인덕턴스가 존재하기 때문에 피크 전압이 발생하기 쉬우며 일반적으로 이 경우에 사용되는 방법은 RC/RCD 흡수 루프를 사용하는 것으로 스위칭 파형을 크게 개선합니다.
전원 스위치를 켜고 끌 때 du/dt를 줄이는 것은 스위칭 전원 공급 장치의 간섭을 억제하는 중요한 부분입니다. 스위칭 회로를 기반으로 작은 인덕턴스, 커패시턴스 및 기타 공진 요소를 추가하면 소프트 스위칭 회로를 형성할 수 있습니다. 소프트 스위칭 회로는 스위칭 프로세스 전후에 공진을 도입하여 전압과 전류가 겹치는 현상을 제거하고 스위칭 손실과 간섭을 크게 줄일 수 있습니다.
