Чтобы понять стабильность импульсного регулятора, нам часто необходимо измерить его переходную характеристику нагрузки. Поэтому для инженеров в области электроники очень важно научиться измерять переходную характеристику.

В этой публикации мы объясним определение переходной характеристики нагрузки, основные ключевые моменты измерения, способы измерения переходной характеристики с помощью FRA, а также реальный пример измерения и регулировки переходной характеристики импульсного регулятора нагрузки. Если вы не понимаете, как измерить переходную характеристику, вы можете освоить этот метод с помощью этой публикации. Продолжаем читать!

Делиться заботой!

Содержание

● Что такое переходная реакция нагрузки?

● 5 ключевых моментов при оценке переходной характеристики

● Как оценить переходную характеристику?

● Пример настройки переходной характеристики

● FAQ

● Заключение

Что такое переходная реакция нагрузки?

Переходная характеристика нагрузки — это характеристика отклика на внезапные колебания нагрузки, то есть время до возвращения выходного напряжения к заданному значению после падения или повышения, а также форма волны выходного напряжения. Это важный параметр, поскольку он связан со стабильностью выходного напряжения по отношению к току нагрузки.

В отличие от регулирования нагрузки, это так же, как и название, подразумевающее переходную характеристику. Реальные явления объясняются с помощью следующих графиков.

На графике есть несколько моментов, на которые стоит обратить внимание:

● В осциллограммах графика слева ток нагрузки (нижняя осциллограмма) быстро возрастает от нуля с временем нарастания (tr) 1 мкс.

● С другой стороны, выходное напряжение (верхняя форма волны) на мгновение падает, а затем быстро растет, немного превышая установившееся напряжение, а затем снова падает до стабильного состояния.

● Когда ток нагрузки внезапно падает, мы видим обратную реакцию.

Чтобы объяснить вещи несколько менее формальным образом:

● Когда нагрузка увеличивается, внезапно требуется больший ток, а выходной ток не подается достаточно быстро, поэтому напряжение падает.

● В этой операции максимальный выходной ток подается в течение нескольких циклов, чтобы вернуть упавшее напряжение к его заданному значению, но подается немного слишком много, и напряжение повышается немного выше, и поэтому подаваемый ток снижается. так, чтобы было достигнуто заданное значение.

Это следует понимать как описание нормальная переходная реакция. При наличии других факторов и отклонений в дополнение к этому включаются и другие явления.

В идеальной переходной характеристике нагрузки существует реакция на колебания тока нагрузки в течение нескольких циклов переключения (короткий промежуток времени), а падение (рост) выходного напряжения поддерживается до минимума и возвращается в режим регулирования при минимальном количестве циклов переключения. время.

То есть возникновение переходного напряжения наподобие пиков на графике происходит за очень короткое время. Центральный график соответствует времени нарастания/спада тока нагрузки 10 мкс, а график справа — 100 мкс. Это примеры, в которых более плавные колебания тока нагрузки приводят к улучшенному отклику с небольшими колебаниями выходного напряжения. Однако в действительности сложно регулировать переходное поведение тока нагрузки в цепи.

Мы описали переходные характеристики источника питания, но их можно считать в основном такими же, как частотные характеристики операционного усилителя (запас по фазе и частота кроссовера). Если частотная характеристика контура управления источником питания является подходящей и стабильной, то переходные колебания выходного напряжения могут быть сведены к минимуму.

Переходные характеристики отклика

5 ключевых моментов при оценке переходной характеристики

Ниже приведены важные моменты, которые следует помнить при оценке переходной характеристики источника питания.

● Проверьте регулировку и скорость реакции выхода на внезапные колебания тока нагрузки, например, при переходе в режим пробуждения из состояния ожидания.

● Если необходимо отрегулировать частотную характеристику, используйте для регулировки штифт ITH.

● Запас по фазе и частоту кроссовера можно определить по наблюдаемой форме волны, но с помощью анализатора частотных характеристик (FRA) удобно.

● Определите, является ли реакция нормальной работой или ненормальной из-за насыщения катушки индуктивности, функции ограничения тока и т. Д.

● Если требуемая характеристика отклика не может быть получена, следует изучить отдельный метод управления или частоту, установку внешней константы и т. Д.

Как оценить переходную характеристику?

Объясняется конкретный метод оценки.

● Когда проводятся эксперименты, цепь или устройство, ток нагрузки которого можно мгновенно переключать, подключают к выходу схемы источника питания для оценки, и можно использовать полезный осциллограф для оценки наблюдать за выходным напряжением и выходным током.

● Если необходимо подтвердить реакцию реального оборудования, например, создается состояние, в котором ЦП или подобное переходит из состояния ожидания в режим полной работы, и аналогично наблюдаются выходные данные.

Важные моменты при проведении оценок были описаны выше; запас по фазе и частоту кроссовера всегда можно определить по наблюдаемой форме волны, но это довольно проблематично.

В последнее время довольно широкое распространение получил измерительный прибор, называемый анализатором частотной характеристики (АЧХ), который может использоваться для измерения запаса по фазе и частотных характеристик чрезвычайно простых цепей питания. Использование FRA может быть очень эффективным.

Когда на практике нет подходящего нагрузочного устройства, способного к мгновенному включению и выключению большого тока, которое можно было бы использовать в экспериментах, можно использовать простую схему, подобную той, что справа, в которой переключается полевой МОП-транзистор. Конечно, необходимо определить tr и tf.

Пример настройки переходного процесса

Некоторые ИС импульсных стабилизаторов имеют штырь для регулировки характеристик отклика; во многих случаях это называется ITH. В прикладной схеме, указанной в паспорте ИС, представлены более или менее разумные значения компонентов и конфигурация конденсатора и резистора, которые должны быть подключены к выводу ITH в этих условиях. По сути, это считается отправной точкой, и вносятся корректировки для удовлетворения требований, предъявляемых к фактически изготовленной схеме. Вероятно, лучше всего начать с фиксации конденсатора и изменения значения сопротивления.

Ниже представлены осциллограммы и графики анализа частотных характеристик, полученные с использованием FRA, показывающие способ изменения переходной характеристики нагрузки BD9A300MUV, используемой в этих примерах, когда емкость конденсатора на выводе ITH является фиксированной, а значение сопротивления равно отрегулирован.

① R3 = 9.1 кОм 、 C6 ＝ 2700 пФ (По существу, соответствующий отклик и частотная характеристика получаются с использованием рекомендуемых значений)

② R3 = 3 кОм 、 C6 ＝ 2700 пФ

※ При уменьшении значения сопротивления R3 полоса сузилась, и реакция на нагрузку ухудшилась. С самой работой проблем нет, но слишком большой запас по фазе.

③ R3 = 27 кОм 、 C6 ＝ 2700 пФ

※ При увеличении сопротивления R3 полоса частот расширяется, а отклик на нагрузку улучшается, но при колебаниях напряжения возникает звон (увеличенный фрагмент формы сигнала).

Запас по фазе небольшой, и в зависимости от рассеяния могут возникать аномальные колебания.

④ R3 = 43 кОм 、 C6 ＝ 2700 пФ

※ При дальнейшем увеличении значения сопротивления R3 возникают ненормальные колебания.

Выше приведены примеры регулировки характеристики отклика с помощью вывода ITH. По сути, переходные процессы напряжения, возникающие в выходном напряжении не может быть полностью исключен, поэтому настройки сделаны так, чтобы отклик не создавал проблем для работы цепи, питаемой током.

Часто задаваемые вопросы

1. В: В чем преимущество импульсного регулятора?

О: Импульсные стабилизаторы эффективны, потому что последовательные элементы либо полностью включены, либо выключены, поэтому они почти не рассеивают мощность. В отличие от линейных стабилизаторов импульсные стабилизаторы могут создавать выходные напряжения выше входного напряжения или иметь противоположную полярность.

2. В: Какие три типа импульсных регуляторов?

A: Импульсные регуляторы делятся на три типа: повышающие, понижающие и инверторные.

3. В: Где используются импульсные регуляторы?

A: Импульсные регуляторы используются для защита от перенапряжения, портативные телефоны, игровые платформы, роботы, цифровые камеры и компьютеры. Импульсные регуляторы представляют собой сложные схемы, поэтому особой популярностью у любителей не пользуются.

4. В: Как выбрать импульсный регулятор?

A: Факторы, которые следует учитывать при выборе регулятора переключения:

● Диапазон входного напряжения. Это относится к допустимому диапазону входного напряжения, поддерживаемому микросхемой.

● Диапазон выходного напряжения. Импульсные регуляторы обычно имеют регулируемые выходы.

● Выходной ток

● Диапазон рабочих температур.

● Шум

● Эффективность

● Регулировка нагрузки

● Упаковка и размеры.

Заключение

В этой публикации мы знаем определение переходной характеристики нагрузки, как ее измерить и изучаем фактический пример. Этот навык может эффективно помочь вам обнаружить проблемы со стабильностью нагрузки, такой как импульсный стабилизатор, и избежать рисков, связанных с безопасностью цепи. Попробуйте измерить переходную характеристику прямо сейчас! Хотите узнать больше об измерении переходной характеристики? Оставляйте свои комментарии ниже и делитесь своими идеями! Если вы считаете, что эта публикация полезна для вас, не забудьте поделиться этой страницей!

● Полное руководство по стабилитронам в 2021 году

● Полное руководство по регулятору LDO в 2021 году

● Что нельзя пропустить о Facebook Meta и Metaverse

Предыдущая:3 основных типа цепей лома для защиты от перенапряжения

Далее:Полное руководство по стабилитронам в 2021 году