Potlačenie zvlnenia v spínanom zdroji
Pre spínacie zvlnenie musí existovať teoreticky aj prakticky. Zvyčajne existuje päť spôsobov, ako ho potlačiť alebo znížiť:
1. Zvýšte indukčnosť a filter výstupného kondenzátora
Podľa vzorca spínaného napájania je kolísanie prúdu v induktore nepriamo úmerné hodnote indukčnosti a výstupné zvlnenie je nepriamo úmerné hodnote výstupného kondenzátora. Preto zvýšenie hodnoty induktora a hodnoty výstupného kondenzátora môže znížiť zvlnenie.
Podobne aj vzťah medzi výstupným zvlnením a výstupnou kapacitou: vripple=Imax/(Co×f). Je vidieť, že zvýšenie hodnoty výstupného kondenzátora môže znížiť zvlnenie.
Zvyčajne sa pre výstupné kondenzátory používajú hliníkové elektrolytické kondenzátory na dosiahnutie veľkej kapacity. Elektrolytické kondenzátory však nie sú veľmi účinné pri potláčaní vysokofrekvenčného šumu a ESR je pomerne veľké, takže vedľa neho bude paralelne zapojený keramický kondenzátor, aby sa nahradil nedostatok hliníkových elektrolytických kondenzátorov.
Súčasne, keď spínaný zdroj funguje, napätie Vin na vstupnej svorke sa nemení, ale prúd sa mení so spínačom. V tomto čase nebude vstupný zdroj poskytovať prúd veľmi dobre, zvyčajne v blízkosti aktuálnej vstupnej svorky (ako príklad si vezmite typ Buck, blízko SWITcH) a paralelne pripojte kondenzátor na zabezpečenie prúdu.
Účinok vyššie uvedenej metódy na zníženie zvlnenia je obmedzený. Kvôli obmedzeniam objemu nebude indukčnosť príliš veľká; ak sa výstupná kapacita zvýši na určitú úroveň, nebude to mať žiadny zjavný vplyv na zníženie zvlnenia; zvýšenie spínacej frekvencie zvýši spínaciu stratu. Takže keď sú požiadavky prísnejšie, táto metóda nie je príliš dobrá. Princíp spínaného zdroja atď. nájdete v rôznych návodoch na dizajn spínaných zdrojov.
2. Dvojstupňové filtrovanie, to znamená pridanie ďalšieho stupňa LC filtra
LC filter má zreteľnejší účinok na potlačenie šumu. Podľa frekvencie zvlnenia, ktoré sa má odstrániť, sa zvolí vhodná indukčnosť a kapacita na vytvorenie filtračného obvodu, ktorý môže vo všeobecnosti veľmi dobre znížiť zvlnenie.
Ak je miesto vzorkovania zvolené pred LC filtrom (Pa), výstupné napätie sa zníži. Pretože každý induktor má jednosmerný odpor, keď je výstup prúdu, dôjde k poklesu napätia na induktore, čo vedie k poklesu výstupného napätia napájacieho zdroja. A tento pokles napätia sa mení s výstupným prúdom.
Miesto odberu sa volí za LC filtrom (Pb), aby výstupné napätie bolo také napätie, aké chceme. To však zavádza indukčnosť a kondenzátor vo vnútri energetického systému, čo môže spôsobiť nestabilitu systému. Ohľadom stability systému bolo zavedených veľa informácií, takže tu nebudem podrobne písať.
3. Po prepnutí výstupu napájania pripojte k LDO filtru
Toto je najefektívnejší spôsob, ako znížiť zvlnenie a šum, výstupné napätie je konštantné a nie je potrebné meniť pôvodný systém spätnej väzby, ale je to tiež metóda s najvyššími nákladmi a najvyššou spotrebou energie. Každý LDO má indikátor: pomer potlačenia hluku. je krivka frekvencie-dB.
Na zníženie zvlnenia. Rozloženie PCB spínaného zdroja je tiež veľmi kritické, čo je veľmi zložitý problém. Existujú špecializovaní inžinieri PCB spínaných zdrojov. V prípade vysokofrekvenčného šumu, vzhľadom na vysokú frekvenciu a veľkú amplitúdu, má síce filtrovanie po fáze určitý efekt, ale efekt nie je zrejmý. V tejto oblasti existuje špeciálny výskum a jednoduchým spôsobom je pripojenie kapacity C alebo RC, alebo sériovej indukčnosti na diódu.
4. Pripojte kondenzátor C alebo RC na diódu
Keď sa dióda zapína a vypína vysokou rýchlosťou, je potrebné zvážiť parazitné parametre. Počas obdobia spätného zotavenia diódy sa ekvivalentná indukčnosť a ekvivalentná kapacita stanú RC oscilátorom, ktorý generuje vysokofrekvenčné oscilácie. Na potlačenie tohto vysokofrekvenčného kmitania je potrebné zapojiť paralelne cez diódu sieť kondenzátora C alebo RC. Odpor je vo všeobecnosti 10Ω-100Ω a kapacita je 4,7pF-2.2nF.
Hodnotu kondenzátora C alebo RC pripojeného paralelne k dióde je možné určiť iba pokusom a omylom. Ak nie je správne zvolený, spôsobí vážnejšie oscilácie.
Ak sú požiadavky na vysokofrekvenčný šum prísne, možno použiť technológiu mäkkého spínania. Existuje veľa kníh venovaných mäkkému prepínaniu.
5. Po dióde nasleduje induktor (EMI filter)
Toto je tiež bežne používaná metóda na potlačenie vysokofrekvenčného šumu. Zamerané na frekvenciu generovania hluku, výber vhodného indukčného prvku môže tiež účinne potlačiť hluk. Treba poznamenať, že menovitý prúd induktora by mal spĺňať skutočné požiadavky. Relatívne jednoduchá metóda nebude podrobne vysvetlená.
