Идеальный преобразователь мощности должен поддерживать стабильное выходное напряжение независимо от того, как изменяется нагрузка. Однако в приложениях шаг выходной нагрузки будет влиять на выходное напряжение. Например, величина изменения выходного напряжения, измеренная для различных нагрузок в установившемся состоянии, является регулированием нагрузки. Когда нагрузка изменяется в переходном состоянии, необходимо учитывать выбросы, недопустимые выбросы и время восстановления выходного напряжения. Все эти три индикатора зависят от системы компенсации преобразователя. В этой статье будет представлен процесс возникновения переходной характеристики и факторы, которые влияют на переходную характеристику, а также будут наблюдаться изменения выходного напряжения в различных условиях посредством фактического измерения формы сигнала, а также представлены предложения по улучшению.

1. Переходный ответ

Когда нагрузка изменяется мгновенно, выходное напряжение вызывает реакцию. Другими словами, процесс возврата к установленному значению после повышения или понижения выходного напряжения, который называется переходной характеристикой.

Далее силовой преобразователь используется для анализа того, как происходит переходный процесс. На рисунке 1 представлена принципиальная электрическая схема преобразователя мощности. На рисунке 2 показан процесс, при котором при изменении тока нагрузки от легкого до тяжелого выходное напряжение и ток катушки индуктивности реагируют одновременно. При изменении тока емкость нельзя рассматривать как идеальный конденсатор, поэтому необходимо учитывать паразитные элементы, включая эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) и эквивалентную последовательную индуктивность (ESL).

Когда скачок нагрузки и выходной ток мгновенно увеличиваются, преобразователь не может немедленно обеспечить достаточный ток. Таким образом, выходной конденсатор разряжается, чтобы восполнить недостаток выходного тока, а ESR и ESL выходного конденсатора будут вызывать падение напряжения на выходном конденсаторе. ESR вызывает падение напряжения и положительно коррелирует со степенью изменения нагрузки. ESL снижает напряжение с обеих сторон выходного конденсатора и генерирует выбросы. В соответствии с характеристиками индуктивности выбросы, генерируемые ESL, связаны с переходным временем нагрузки. Если чем быстрее возрастает нагрузка, тем больше возникают скачки напряжения.

Когда падение напряжения обнаруживается усилителем ошибки, система обратной связи увеличивает напряжение компенсатора и увеличивает время включения переключателя Q1. Так что ток катушки индуктивности возрастает, чтобы соответствовать увеличенному току нагрузки, и конденсатор начинает заряжаться. Выходное напряжение стремится к стабильному.

Тест переходной характеристики позволяет понять стабильность выходного напряжения преобразователя. Спецификации преобразователя мощности обычно определяют время переходного процесса и допуск выходного напряжения. Во время измерения необходимо учитывать, что время переходного процесса нагрузки должно быть намного короче, чем время восстановления переходного процесса, а период переходного процесса нагрузки должен быть больше, чем время восстановления преобразователя, в противном случае проблема стабильности не может быть отображена на форме сигнала.

На следующем рисунке показана типичная форма сигнала переходной характеристики. В этом случае выход составляет 12 В постоянного тока, нагрузка составляет от 75% до 100% до 75%, максимальное изменение напряжения составляет 100 мВ, что эквивалентно 0.8% выходного напряжения, а время восстановления составляет 250 мс. Процесс восстановления переходного напряжения представляет собой плавную кривую, демонстрирующую стабильные характеристики схемы.

2. Факторы влияют на переходную характеристику.

В общей системе управления на характеристики переходной характеристики влияет несколько факторов. Прежде всего, компоненты, используемые во всем контуре, такие как оптическая связь, диоды и трансформаторы, имеют время задержки. Это означает, что при изменении нагрузки преобразователь начнет реакцию после минимального времени задержки. Это минимальное время задержки не представляет собой время отклика переходного процесса, а представляет собой лишь небольшую его часть.

Основные факторы, влияющие на переходную характеристику, например, уровень компенсации усилителя внутренней ошибки. Усилитель ошибки используется для регулировки ШИМ (широтно-импульсной модуляции), а ШИМ модулирует время включения транзистора, чтобы реагировать на изменение выходного напряжения. И полоса пропускания контура управления будет влиять на скорость регулировки. Когда полоса пропускания больше, переходная нагрузка может регулироваться быстрее.

На переходную характеристику во внешних условиях влияют два фактора. Один из них - выходная емкость. Если емкость велика, провал или выброс выходного напряжения может уменьшиться, но время восстановления увеличится. Второй - это величина и скорость изменения тока нагрузки. Когда ток нагрузки растет или падает медленно, пиковое значение выходного напряжения невелико. Кроме того, когда величина скачка нагрузки увеличивается, выходное напряжение резко возрастает или падает.

3. Форма волны

Различная емкость

При фиксированном шаге нагрузки (от 50% до 100% нагрузки) единственным изменением является значение емкости выходного конденсатора. По следующим трем осциллограммам можно узнать, что чем больше емкость, тем меньше колебания выходного напряжения, но время восстановления увеличивается.

Различная величина шага нагрузки

Когда выходная емкость фиксирована (100 мкФ), единственная разница заключается в величине скачка нагрузки. Когда шаг нагрузки составляет 25% нагрузки (от 75% до 100%), скачок выходного напряжения составляет 50 мВ, а время восстановления составляет 200 мкс. Затем рисунки 8 и 9 показывают, что скачок нагрузки увеличивается до 50% и до 75%, это приводит к увеличению недопустимого напряжения, и требуется большее время восстановления.

Различная скорость изменения нагрузки

На следующих рисунках ниже показано, что скорость изменения нагрузки различается. Чем быстрее возрастает или падает ток нагрузки, тем больше провал или выброс выходного напряжения. Напротив, более медленный шаг нагрузки приводит к меньшему изменению выходного напряжения.

4. Улучшенный метод

Добавить выходной конденсатор

Чтобы добиться стабильного выходного напряжения, проще всего увеличить выходную емкость, но все же необходимо учитывать ESR и ESL. Керамические конденсаторы имеют низкое последовательное сопротивление (ESR), а также являются лучшим выбором для снижения переходных процессов напряжения. Как правило, керамические конденсаторы устанавливают рядом с нагрузкой в реальном приложении. Помимо снижения переходных процессов напряжения, он также предотвращает колебания в контуре управления преобразователя. Кроме того, рядом с выходом преобразователя можно установить электролитический конденсатор. Когда есть скачок нагрузки, электролитический конденсатор будет быстро реагировать на начальной стадии, так что цепь обратной связи может реагировать быстрее, что полезно в цепях с медленной обратной связью.

Предложение макета

При динамических нагрузках расстояние между преобразователем и нагрузкой может влиять на качество выходной мощности. Паразитное сопротивление и индуктивность на пути приведет к падению выходного напряжения и плохому регулированию нагрузки. Поэтому преобразователь и нагрузку нужно размещать как можно ближе. Чтобы уменьшить влияние переходной характеристики нагрузки, как правило, выходная емкость увеличивается, чтобы уменьшить реакцию выходного напряжения, и расположение конденсаторов наиболее эффективно на пути основного тока.

5. Резюме

В связи с рыночной тенденцией многие электронные продукты, как правило, требуют более быстрого и большего тока. При выборе преобразователей мощности более популярны изделия со стабильным выходным напряжением. Тест переходной характеристики позволяет понять стабильность контура управления, регулировку нагрузки, время восстановления переходного процесса и звон. После понимания факторов, влияющих на переходную характеристику, можно найти наиболее подходящий метод улучшения для получения более стабильного преобразователя мощности.

CTC является профессиональным поставщиком услуг для высокопроизводительных модулей питания (преобразователь переменного тока в постоянный и преобразователь постоянного тока в постоянный) для критически важных приложений по всему миру уже 30 лет. Наша основная компетенция заключается в разработке и поставке продуктов с использованием передовых технологий, конкурентоспособных цен, чрезвычайно гибких сроков поставки, глобального технического обслуживания и высококачественного производства (Сделано в Тайване).

CTC - единственная корпорация, имеющая сертификаты ISO-9001, IATF-16949, ISO22613 (IRIS) и ESD / ANSI-2020. Мы можем на 100% гарантировать, что не только продукт, но и наши рабочие процессы и услуги будут соответствовать системе управления качеством для каждого высокотехнологичного приложения с самого начала. От проектирования до производства и технической поддержки, каждая деталь эксплуатируется в соответствии с высочайшими стандартами.

Предыдущая:5 основных типов преобразователей, о которых вы должны знать

Далее:Понимание и измерение переходного времени восстановления источника питания

Оставить сообщение

Список сообщений

Комментарии Загрузка ...