防止与输入电容电源转换器振荡
这些大帽援助力量稳定作为开关式稳压器的输入。
开关式稳压器电路(巴克提振,buck-boost,回程,等等)在他们的最基本形式是相当简单的。他们使用一个感应元素,隔离(回程的转换器),输出电容功率稳定,像一个二极管整流元素。如果你看看典型开关式稳压器波形,这是暗示一切都应该表现出所需的稳定直流开关噪声较低的输出行为和操作在连续导电模式。
这张照片怎么了,切换监管机构不完整基础教程在哪里?答案是在这些电路的瞬态的行为。瞬态反应在三个地区的电路可以解决:
- 在输出中,电感器和电容器选择使用,以减少开关噪声
- 在交换节点,MOSFET销电感和电容导致响了门
- 在转换阶段的输入,从输入电源的快速脉冲电流
在这篇文章中,我们来看看上面的第三点,净由于噪声发生在输入功率转换器的转换作用。事实证明,这种行为在一个电源转换器模块将非常类似于在高速PCB的生产,振荡可以发生在输入功率铁路。暗示的解决方案确保权力稳定:更多的电容!
为什么把输入电容功率调节器吗?
正如简介中提到的,需要电容在直流-直流转换器的输入端口时由于需要确保稳定力量。电容器储存电荷的电势能,能量可以被送到一个负载时,电容器终端和连接的负载。电源提供电压调节电路的输入电压必须能够快速响应不断变化的电力需求作为输入功率总线转换器运行是稳定的。
电源、电源转换器模块和电池可能没有足够低阻抗和时间常数来应对当前的要求在转换阶段。即使有一个终止供应输出电容,输出连接和引线可以添加抗供应的输出阻抗。然而,有一个简单的解决方案:增加电容!
将输入上限PCB当功率调节器的缓慢响应(可能不受监管的)输入电源提供了一个更快的响应。实际上,从输入电容器、开关式稳压器吸引能力和输入功率模块简单的输入电容充电的过程。
功率输出对输入电容和转换阶段。
添加输入电容的影响
我们可以看到添加足够的输入电容的重要性,当我们看在切换输入总线电压。考虑到buck变换器设计所示。在这个监管机构,我们假设输入12 V电源有一些电容输出(10 uF),但是连接器、引线,终端PCB,制造业和缺陷导致额外的500个莫姆阻力的输出终端。
例子巴克转换器设计与输出阻抗建模一个电阻器和电容器。
如果我们看一下香料为这个电路仿真结果,我们看到下面的图。瞬态响应是非常大的在电感电流(绿色),输入电压(蓝色),输出电压(红色)。大过度和输入功率变化500 mV中可以看到这些图。
香料的结果上面的buck变换器设计的例子。
现在,让我们看看会发生什么,如果我们添加一些电容(uF) 22日在高端MOSFET的输入端子和接地。这不是一个巨大的输入电容,但它确实为权力稳定提供很多好处,下面我们会看到。PCB,这电容器应该非常接近MOSFET终端。
修改开关式稳压器的输入电容。
下面的瞬态分析结果很好地显示输入是稳定的瞬态响应。这是由输入电容器C3的过滤作用。还有一些开机时间津贴在这个电路,但是开机时间还是很快在0.5 - 1毫秒。
瞬态分析结果与修改后的开关式稳压器。
有一些影响合闸电流电感和输出电压,但我们可以接受一个略微增加感应瞬态响应,以换取极高的功率稳定性。其他设计决策可以使在这个电路来提高电路的稳定性将是:
- 应用一个缓冲器在下部MOSFET终端抑制PWM波形上的任何响和交换节点电压
- 应用一个很小的串联电阻输出电容C1稍微抑制其瞬态响应
- 另一个精心设计的输出滤波器阶段适用于防止创建一个新的极调节器的传递函数
来确定你需要多少电容,可以使用相同的思想应用于分级解耦电容:确定需要提供的电荷或电流在1时间常数,并计算应用给出的电容电压(在上面的示例12 V)。
总结权力的稳定策略
当你开始挖深,开关式稳压器电路将是一个相对复杂的电路,需要大量的分析正确设计。输出瞬变和开关噪声问题是相互关联的,所以需要一个多元化的策略产生电路和PCB布局,使所需的稳定和降噪。下面的表显示了一组策略用于对抗各种噪声源的电源转换器。
功率稳定性和噪声问题 |
解决方案 |
场效应管开关时响了 |
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输入电压振荡和下垂 |
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瞬态振荡对产出 |
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开关噪声对输出 |
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直流-直流转换器可以随着当前需求的增加,复杂得多,增加了复杂性带来了更多的机会产生噪音和瞬态电路中各点。彻底的电路模拟需要识别这些电路的敏感地区。一旦你确定noise-prone部分开关式稳压器,确保你设计PCB分层盘旋飞行控制和路由,确保寄生这新的噪音不是引入设计。
当你准备模拟直流-直流转换器电路和输入电容的需求,您需要确定这个行业最好的电路设计和仿真工具PSpice软件从节奏。PSpice软件用户可以访问一个强大的香料模拟器等专业设计能力模型创建、绘图和分析工具,等等。