Unterdrückung der Welligkeit im Schaltnetzteil
Zum Schalten muss Welligkeit sowohl in der Theorie als auch in der Praxis vorhanden sein. Es gibt normalerweise fünf Möglichkeiten, es zu unterdrücken oder zu reduzieren:
1. Erhöhen Sie die Induktivität und den Ausgangskondensatorfilter
Gemäß der Formel des Schaltnetzteils ist die Stromschwankung in der Induktivität umgekehrt proportional zum Induktivitätswert und die Ausgangswelligkeit ist umgekehrt proportional zum Wert des Ausgangskondensators. Daher kann eine Erhöhung des Induktorwerts und des Ausgangskondensatorwerts die Welligkeit verringern.
Ebenso die Beziehung zwischen Ausgangswelligkeit und Ausgangskapazität: vwelligkeit=Imax/(Co×f). Es ist ersichtlich, dass eine Erhöhung des Ausgangskondensatorwerts die Welligkeit verringern kann.
Normalerweise werden für Ausgangskondensatoren Aluminium-Elektrolytkondensatoren verwendet, um eine große Kapazität zu erreichen. Allerdings sind Elkos zur Unterdrückung von hochfrequentem Rauschen nicht sehr effektiv und der ESR ist relativ groß, so dass ein Keramikkondensator parallel daneben geschaltet wird, um den Mangel an Aluminium-Elkos auszugleichen.
Wenn das Schaltnetzteil arbeitet, ändert sich gleichzeitig die Spannung Vin am Eingangsanschluss nicht, aber der Strom ändert sich mit dem Schalter. Zu diesem Zeitpunkt liefert die Eingangsstromversorgung keinen sehr guten Strom, normalerweise in der Nähe des Stromeingangsanschlusses (nehmen Sie den BucK-Typ als Beispiel in der Nähe von SWITcH), und schalten Sie einen Kondensator parallel, um Strom bereitzustellen.
Die Wirkung des obigen Verfahrens auf die Verringerung der Welligkeit ist begrenzt. Aufgrund von Volumenbeschränkungen wird die Induktivität nicht zu groß sein; Wenn die Ausgangskapazität auf ein bestimmtes Niveau ansteigt, hat dies keine offensichtliche Auswirkung auf die Reduzierung der Welligkeit. Eine Erhöhung der Schaltfrequenz erhöht den Schaltverlust. Wenn also die Anforderungen strenger sind, ist diese Methode nicht sehr gut. Für das Prinzip des Schaltnetzteils usw. können Sie auf verschiedene Konstruktionshandbücher für Schaltnetzteile verweisen.
2. Zweistufige Filterung, dh Hinzufügen einer zusätzlichen Stufe eines LC-Filters
Das LC-Filter hat einen deutlicheren Unterdrückungseffekt auf die Rauschwelligkeit. Entsprechend der Frequenz der zu entfernenden Welligkeit werden eine geeignete Induktivität und Kapazität ausgewählt, um eine Filterschaltung zu bilden, die die Welligkeit im Allgemeinen sehr gut reduzieren kann.
Wird der Abtastpunkt vor dem LC-Filter (Pa) gewählt, sinkt die Ausgangsspannung. Da jede Induktivität einen Gleichstromwiderstand hat, entsteht bei einer Stromausgabe ein Spannungsabfall über der Induktivität, was zu einem Abfall der Ausgangsspannung der Stromversorgung führt. Und dieser Spannungsabfall variiert mit dem Ausgangsstrom.
Der Abtastpunkt wird nach dem LC-Filter (Pb) gewählt, sodass die Ausgangsspannung die gewünschte Spannung ist. Dies führt jedoch eine Induktivität und einen Kondensator in das Stromversorgungssystem ein, was zu einer Systeminstabilität führen kann. Bezüglich der Systemstabilität wurden viele Informationen eingeführt, daher werde ich hier nicht im Detail schreiben.
3. Schließen Sie nach dem Umschalten des Netzteilausgangs den LDO-Filter an
Dies ist die effektivste Art, Welligkeit und Rauschen zu reduzieren, die Ausgangsspannung ist konstant, und es besteht keine Notwendigkeit, das ursprüngliche Rückkopplungssystem zu ändern, aber es ist auch die Methode mit den höchsten Kosten und dem höchsten Stromverbrauch. Jeder LDO hat einen Indikator: das Rauschunterdrückungsverhältnis. ist eine Frequenz-dB-Kurve.
Um die Welligkeit zu reduzieren. Das PCB-Layout des Schaltnetzteils ist ebenfalls sehr kritisch, was ein sehr schwieriges Problem darstellt. Es gibt engagierte PCB-Ingenieure für Schaltnetzteile. Bei hochfrequentem Rauschen ist der Effekt aufgrund der hohen Frequenz und der großen Amplitude nicht offensichtlich, obwohl die Filterung nach der Stufe einen gewissen Effekt hat. Auf diesem Gebiet wird speziell geforscht, und der einfache Weg besteht darin, die Kapazität C oder RC oder die Reiheninduktivität an die Diode anzuschließen.
4. Schließen Sie den Kondensator C oder RC an die Diode an
Wenn eine Diode mit hoher Geschwindigkeit ein- und ausgeschaltet wird, müssen parasitäre Parameter berücksichtigt werden. Während der Rückwärtserholzeit der Diode werden die äquivalente Induktivität und die äquivalente Kapazität zu einem RC-Oszillator, der eine Hochfrequenzschwingung erzeugt. Um diese hochfrequente Schwingung zu unterdrücken, muss ein Kondensator C oder ein RC-Snubber-Netzwerk parallel über die Diode geschaltet werden. Der Widerstand beträgt im Allgemeinen 10 Ω-100 Ω und die Kapazität 4,7 pF-2,2 nF.
Der Wert des parallel zur Diode geschalteten Kondensators C oder RC kann nur durch Ausprobieren ermittelt werden. Wenn es nicht richtig ausgewählt ist, verursacht es ernsthaftere Schwingungen.
Wenn die Anforderungen an hochfrequentes Rauschen streng sind, kann die Soft-Switching-Technologie verwendet werden. Es gibt viele Bücher, die sich mit Soft Switching befassen.
5. Der Diode folgt eine Induktivität (EMI-Filter)
Dies ist auch eine häufig verwendete Methode zur Unterdrückung von hochfrequentem Rauschen. Durch die Auswahl des geeigneten Induktivitätselements, das auf die Frequenz der Rauscherzeugung abzielt, kann das Rauschen auch effektiv unterdrückt werden. Es ist zu beachten, dass der Nennstrom der Induktivität den tatsächlichen Anforderungen entsprechen sollte. Das relativ einfache Verfahren wird nicht näher erläutert.
