Güç kaynağının genel performansını iyileştirmek için güç kaynağı dalgalanması ve EMI anahtarlama nasıl bastırılır
ST PWM IC MOSFET
Anahtarlamalı güç kaynağı genellikle bir darbe genişlik modülasyonu PWM kontrol IC'sinden ve sabit bir çıkış voltajını korumak için anahtarlama tüpünün zaman oranını kontrol eden bir MOSFET'ten oluşur. Demir bobinin dönüş sayısındaki ve demir çekirdeğin hacmindeki azalma nedeniyle, anahtarlama güç kaynağının kaybı çok düşüktür ve verimlilik genellikle yüksektir, genellikle %90 güç verimliliğine ulaşır. Küçük boyutu ve kararlı çıktısı ile birleştiğinde, birçok yönden bariz avantajlara sahiptir.
Ancak başka bir açıdan, eksiklikleri de açıktır. Karmaşık devre, yüksek güç kaynağı gürültüsü, yetersiz geçici yanıt, karmaşık çıkış dalgalanması ve kolay elektromanyetik girişim gibi sorunlar da önümüzdedir.Bazı düşük gürültülü devreler için, anahtarlamalı güç kaynakları genellikle güçsüzdür. Bu eksiklikler nerede ortaya çıkıyor ve nasıl önlenebilir?
Dalgalanmayı bastırma ve anahtarlamalı güç kaynağının genel performansını iyileştirme
Dalgalanma devre için çeşitli tehlikelere neden olabilir ve devre için son derece ölümcüldür. Her şeyden önce, dalgalanma bir kez oluşturulduktan sonra, devrenin kendisine zarar verecek ve güç kaynağının verimliliğini azaltacak harmoniklere neden olmak kolaydır. Daha yüksek dalgalanma, devreyi doğrudan yok eden dalgalanmalara neden olabilir. Devre direkt olarak bozulmasa bile sayısal devrenin mantık ilişkisine büyük ölçüde müdahale edecek ve çalışmasını etkileyecektir.
Anahtarlamalı güç kaynağının çıkış dalgalanması esas olarak artık düşük frekanslı çıkış dalgalanmasından, anahtarlama işlemiyle aynı yüksek frekansın yüksek frekanslı dalgalanmasından, parazitlerin neden olduğu ortak mod dalgalanma gürültüsünden, ultra yüksek- güç cihazı anahtarlamanın frekans rezonans gürültüsü ve kapalı çevrim ayar kontrolü. Artık düşük frekanslı çıkış dalgalanması, çıkış devresinin yetersiz filtre kapasitör kapasitesinden kaynaklanmaktadır. Bu tür dalgalanmayı bastırmanın yolu, çıkış kapasitörünü artırarak veya paralel olarak ESR'yi azaltarak nispeten basittir. Kapalı döngü düzenleme kontrolünün getirdiği dalgalanma, elde edilmesi daha kolay olan regülatör parametreleri üzerinde doğrudan geliştirilebilir.
Anahtarlama işlemiyle aynı yüksek frekansın yüksek frekanslı dalgalanması, güç cihazı giriş DC voltajının yüksek frekanslı anahtarlama dönüştürme, düzeltme ve filtrelemesini gerçekleştirmek için kullanıldığında ve daha sonra esas olarak ilgili olan düzenlenmiş çıkışı gerçekleştirdiğinde meydana gelir. anahtarlamalı güç kaynağının dönüşüm frekansı, çıkış filtresinin yapısı ve parametreleri. Bastırmak istemek, anahtarlamalı güç kaynağının dönüşüm frekansı, çıkış filtresinin yapısı ve parametreleri ile de başlar. Çıkış yüksek frekans filtresinin arttırılması veya çok aşamalı filtrelemenin kullanılması dalgalanmayı daha iyi bastırabilir.Anahtarlama güç kaynağının çalışma frekansından başlayarak, akımı azaltmak için anahtarlama güç kaynağının çalışma frekansı artırılarak dalgalanma frekansı arttırılabilir. indüktördeki dalgalanma.
Parazitik kapasitans ve parazitik endüktansın olduğu birçok yer vardır.Güç cihazları ve transformatörler arasındaki parazitik kapasitans, kabloların parazitik endüktansı ve parazitlerin neden olduğu ortak mod dalgalanma gürültüsünün özel olarak tasarlanmış EMI filtreleri ile ortadan kaldırılması (bastırılması) gerekir. daha iyi ters kurtarma performansı ile de yararlıdır.
1
(ST)
Anahtarlama işlemi sırasında güç cihazı tarafından üretilen ultra yüksek frekanslı rezonans gürültüsü, yalnızca bağlantı kapasitansı ile ilgili değil, aynı zamanda transformatörün kaçak endüktansı ve anahtarlama güç kaynağının dağıtım parametreleri ile de yakından ilgili olarak daha karmaşıktır. Makul bir PCB yerleşimi, tüm devre sistemine herhangi bir zamanda daha yüksek stabilite verebilir; bu, bu tür dalgalanmaları çözerken önemli bir ilkedir.
Dağıtılmış kapasitansı azaltmak, ultra yüksek frekanslı rezonans gürültüsünü bastırmak için ana yöndür.Özellikle, yöntem, korumalı bir alt tabaka kullanarak anahtar tüpü ve ısı emici arasındaki dağıtılmış kapasitansı azaltabilir veya sargıyı iyileştirerek mümkün olduğunca sarımı azaltabilir. sarma işlemi ve yapısı arasında dağıtılmış kapasitans. Diyot ve anahtar seçimi de çok önemlidir.Anahtarın bağlantı kapasitansı gürültü seviyesini doğrudan etkileyecektir.Ultra yüksek frekanslı rezonans gürültüsünü mümkün olduğunca azaltabilecek yumuşak kurtarma özelliklerine sahip bir diyot seçmek en iyisidir. .
Ayrıca sıcaklık değişimleri cihazın parametrelerini değiştirecek ve bu da dalgalanmayı etkileyecek ve bu da dikkat edilmesi gereken bir durumdur.
Anahtarlama güç kaynağının EMI hasarı
EMI herhangi bir elektronik sistemde olacaktır.Anahtarlamalı güç kaynağında, transistör ve diyotun anahtarlama işlemi sırasında, akım yükselme ve düşme zamanlarında büyük ölçüde değişir ve bir girişim kaynağı oluşturmak için radyo frekansı enerjisi üretmek kolaydır. . Anahtarlama tüpleri, diyotlar ve yüksek frekanslı transformatörler gibi bileşenlerde, parazit kaynaklarının üretilmesi çok kolaydır ve anahtarlama güç kaynaklarının EMI sinyali geniş bir frekans aralığını kaplar ve belirli bir genliğe sahiptir.
Her zaman EMI'yi mümkün olduğunca bastırmaya çalışıyoruz ve EMI'yi bastırmak için birçok teknoloji var.Switching güç kaynaklarında EMI kontrolü için yaygın olarak kullanılan filtreleme teknolojisi, ekranlama teknolojisi, sızdırmazlık teknolojisi ve topraklama teknolojisi nispeten yaygındır. Tüp ve diyotun anahtarlama işlemi sırasında, trafo kaçak endüktansının ve hat endüktansının varlığından dolayı, tepe voltajı üretmek kolaydır.Genellikle, bu durumda kullanılan yöntem, bir RC/RCD absorpsiyon döngüsü kullanmaktır. Anahtarlama dalga biçimini önemli ölçüde iyileştirin.
Güç anahtarı açık ve kapalıyken du/dt'yi azaltmak, anahtarlamalı güç kaynağının girişimini bastırmanın önemli bir parçasıdır. Anahtarlama devresi temelinde, küçük bir endüktans, kapasitans ve diğer rezonans elemanlarının eklenmesi yumuşak bir anahtarlama devresi oluşturabilir. Yumuşak anahtarlama devresi, üst üste binen voltaj ve akım olgusunu ortadan kaldırabilen ve anahtarlama kaybını ve paraziti büyük ölçüde azaltabilen anahtarlama işleminden önce ve sonra rezonans sağlar.
