Выходной фильтр для импульсного блока питания
Импульсные источники питания практически вытеснили с рынка традиционные линейные источники питания и в настоящее время являются самой популярной и самой большой группой источников питания. Их преимуществом, по сравнению с линейными источниками питания, являются небольшие размеры, малый вес, высокая эффективность и производительность, а также хорошая цена. Минусом является сложность конструкции, а также более высокий уровень шума, генерируемого источником питания и повышенный уровень шума на выходе. Наиболее распространенные типы импульсных источников питания:.
Поиск данных по Вашему запросу:
Схемы, справочники, даташиты:
Прайс-листы, цены:
Обсуждения, статьи, мануалы:
Дождитесь окончания поиска во всех базах.
По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.
Содержание:
- Ремонт импульсных блоков питания своими руками
- Импульсные блоки питания
- Сетевой фильтр импульсного блока питания
- ВРемонт.su — ремонт фото видео аппаратуры, бытовой техники, обзор и анализ рынка сферы услуг
- Выходные фильтры импульсных блоков питания
- Из чего состоит импульсный блок питания часть 2
- Компьютерный блок питания
- Что такое импульсный блок питания (ИБП) и как он работает
ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Тест дроселя для филтра питания на ток
youtube.com/embed/bxRM3TpCVVs» frameborder=»0″ allowfullscreen=»»/>Ремонт импульсных блоков питания своими руками
Что нового? Если это ваш первый визит, рекомендуем почитать справку по сайту. Для того, чтобы начать писать сообщения, Вам необходимо зарегистрироваться. Для просмотра сообщений регистрация не требуется. Забыли пароль? Страница 1 из 2 1 2 К странице: Показано с 1 по 20 из Опции темы Версия для печати Отправить по электронной почте… Подписаться на эту тему…. Фильтрация помех импульсного БП медиаплеера используя LC-фильтр. А так же дежурка и , которые меня по сути не интересуют В подарок получил две катушки, индуктивностью 2мГн, но относительно маленьким сечением в районе 0,5 — 0,6.
Катушки на воздухе. Токи у мастера, который в плеерах разбирается узнавал. Частоту, на которой гадит блок пит не знаю, могу вечером попробовать замерить. Отматывать катушку, желания нет. Сделана на заводе на воздухе.
Re: Фильтрация помех импульсного БП медиаплеера используя LC-фильтр лучше их приберечь для акустических фильтров — им там самое место. Re: Фильтрация помех импульсного БП медиаплеера используя LC-фильтр Сечение как по мне маловато для серьезного проекта Сообщение добавлено Я так понимаю чем больше, тем лучше? Сообщение от berkovsky.
Re: Фильтрация помех импульсного БП медиаплеера используя LC-фильтр так это зависит от марки сердечника. Re: Фильтрация помех импульсного БП медиаплеера используя LC-фильтр это синфазные тр-ры, там две катушки, можно конечно и их, а катушки объеденить Сообщение добавлено Grundig Просмотр профиля Сообщения форума Созданные темы.
Re: Фильтрация помех импульсного БП медиаплеера используя LC-фильтр Прежде чем фильтровать , было бы полезно замерить то , что фильтровать собираемся А то может быть там ничего криминального нет мВ ВЧ пульсаций или преобладают Гц пульсации.
Если только руки чешутся Сообщение от Grundig. На вид то они не большие. Страница 1 из 2 1 2 К странице:. FAQ, технологии, электронные компоненты и измерения Кабинет А.
Социальные закладки Социальные закладки Digg del. Смайлы Вкл. HTML код Выкл. Текущее время: All rights reserved.
Импульсные блоки питания
Фильтр для импульсных блоков питания. У Вас часто ломаются сгорают импульсные блоки питания ИБП? Это: зарядки для телефонов и ноутбуков. От ИБП питаются часы, компьютерные вещички, телевизоры….
Дроссели фильтров блоков со стабилизацией выходного сигнала. Самодельный блок питания. У импульсного блока питания важно.
Сетевой фильтр импульсного блока питания
Что нового? Если это ваш первый визит, рекомендуем почитать справку по сайту. Для того, чтобы начать писать сообщения, Вам необходимо зарегистрироваться. Для просмотра сообщений регистрация не требуется. Забыли пароль? Страница 1 из 2 1 2 К странице: Показано с 1 по 20 из Опции темы Версия для печати Отправить по электронной почте… Подписаться на эту тему…. Фильтрация помех импульсного БП медиаплеера используя LC-фильтр.
ВРемонт.su — ремонт фото видео аппаратуры, бытовой техники, обзор и анализ рынка сферы услуг
Сейчас этот форум просматривают: Google [Bot] и гости: 0. Предыдущее посещение: менее минуты назад Текущее время: 11 окт , Добавлено: 02 апр , Здравствуйте Евгений!
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации.
Выходные фильтры импульсных блоков питания
Часто причины отказов импульсных источником напряжения кроется в некачественном сетевом напряжении. Понижение и повышение напряжения сети, скачки напряжения, отключение сети, негативно сказываются на надежности электронных компонентов схем питания. Особенно болезненно переносят такие скачки и отключения сети — это силовые диоды, мощные транзисторы, ШИМ контроллеры, конденсаторы. Хорошо, когда у вас преобразователь напряжения выполнен без заливки компаундом. Ремонт таких импульсных блоков питания можно сделать своими руками. Все чаще появляются источники напряжения, залитые компаундом.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2
Сглаживающие фильтры питания предназначены для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения. Принцип работы простой — во время действия полуволны напряжения происходит заряд реактивных элементов конденсатора, дросселя от источника — диодного выпрямителя, и их разряд на нагрузку во время отсутствия, либо малого по амплитуде напряжения. Простейшим методом сглаживания пульсаций является применение фильтра в виде конденсатора достаточно большой ёмкости, шунтирующего нагрузку сопротивление нагрузки. Конденсатор хорошо сглаживает пульсации, если его емкость такова, что выполняется условие:. Во время действия синусоидального сигнала, когда напряжение на диоде выпрямителя прямое, через диод проходит ток, заряжающий конденсатор до напряжения, близкого к максимальному.
Что такое импульсный блок питания и где применяется поступает непосредственно на выходной выпрямитель и сглаживающий фильтр устройства.
Компьютерный блок питания
Только зарегистрированные пользователи могут участвовать в опросе. Войдите , пожалуйста. Я так и не увидел выкладок почему именно такая емкость на выходе ККМ.
Что такое импульсный блок питания (ИБП) и как он работает
ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Назначение выходного фильтра блока питания
В последние годы ваш HiFi или даже High-End аудио комплекс всё меньше радует детальностью, сочностью и прозрачностью звучания? Вы подумываете обновить всю систему? Или вы уже подыскиваете качественный сетевой фильтр? В этом веке количество источников электромагнитных помех в наших домах растёт по экспоненте.
Симметричная система. Входной ток протекает через конденсатор C IN.
Ремонт импульсного источника питания. Отремонтировать блок питания или преобразователь напряжения самостоятельно может любой человек, владеющий базовыми радиоэлектронными навыками. Действуйте, выявите неисправность и устраните ее. Некоторые элементы источника питания во время работы находятся под сетевым напряжением. Убедитесь, что Вы обладаете необходимой квалификацией для безопасного выполнения ремонта импульсного источника питания. Диагностика и ремонт импульсного источника питания в большинстве случаев могут быть выполнены при наличии базовых навыков в радиоэлектронике.
Блог new. Технические обзоры. Опубликовано: ,
Устройство и виды блоков питания в нашем ассортименте
- Главная
- Блог
- Освещение в квартире
- Устройство и виды блоков питания в нашем ассортименте
Освещение в квартире
27. 04.2022
Блоки питания, представленные в нашем ассортименте – это источники стабилизированного напряжения, преобразующие переменное сетевое напряжение в постоянное стабилизированное напряжение 12 или 24В, в зависимости от модели.
Устройство блока питания
Рисунок 1 — Основные элементы импульсного блока питания.
- Входной фильтр — отсеивает высокочастотные помехи, не давая проникать им в сеть и мешать работе телерадиооборудования.
- Диодный мост — превращает переменное напряжение в пульсирующее постоянное.
- Сглаживающие конденсаторы первичной цепи — сглаживают пульсации после диодного моста.
- Выходной фильтр — сглаживает пульсации выходного напряжения. Конденсаторы присутствуют всегда, а дроссель обычно только в мощных моделях. Чем больше емкость конденсаторов и номинал дросселя, а также, чем больше запас по мощности, тем тише будет писк при диммировании.
- Диодная сборка Шоттки — выпрямляет переменное импульсное напряжение. При работе под нагрузкой сильно нагревается, поэтому требует охлаждения.
- Импульсный трансформатор — трансформатор понижает высокочастотных импульсов до нужной величины.
- Схема высокочастотного импульсного генератора — мозг блока питания. Именно эта часть задает и стабилизирует напряжение, замеряя выходные параметры посредством обратной связи, отвечает за защиту от перегрузки и короткого замыкания. Здесь генерируются высокочастотные импульсы, управляющие силовыми ключами. Выходное напряжение блока задается при помощи широтно-импульсной модуляции (ШИМ).
- Силовые ключи — полевые транзисторы усиливающие импульсы генератора и передающие их на импульсный трансформатор. При работе под нагрузкой сильно греются, нужно охлаждение.
Вся эта высокотехнологичная начинка заключена в корпус, который может быть открытым или герметичным, просторным или компактным, металлическим или пластиковым.
Ассортимент блоков питания
Теперь немного о классификации блоков питания нашего ассортимента.
- По производителю:
- SWG – это блоки питания с оптимальным соотношением цены и качества. Они имеют стабильные выходные параметры при широких пределах сетевого напряжения питания, обладают защитой от короткого замыкания и перегрузки.Представлены в широком спектре вариантов мощности от 15 до 2000Вт, и в двух вариантах выходного напряжения, 12 и 24В. Гарантия 1 год.
- По выходному напряжению:
- 12-вольтовые. Наиболее распространенноеи популярное напряжение, низкое и безопасное даже для детей (проверено парочкой малолетних инженеров).
- 24-вольтовые. Благодаря увеличенному напряжению, имеют вдвое меньший ток при той же мощности. Очень выручат там, где мощная нагрузка, позволяя использовать более тонкие провода, а также там, где нагрузку нужно расположить далеко от блока питания, так как имеют меньшее падение напряжения в проводах.
- По мощности от 6 до 2000Вт. Блок питания можно подобрать практически под любую нагрузку.
- По типу корпуса (сериям):
- Незащищенные (IP20). Идеальны для установки в сухих помещениях:
- Сетка (серия S). Просторные корпуса с хорошей вентиляцией и охлаждением начинки. Блоки питания этой серии от 300Вт и выше, содержат вентилятор охлаждения и поэтому шумят. Если клиента это не устраивает, предложите ему разделить нагрузку на несколько менее мощных блоков или используйте герметичный блок.
- Рисунок 2 — Блок питания серии S.
- Узкие (серия T). Компактные перфорированные корпуса, выручают в случае установки в узких пространствах вроде ниш. Здесь вентилятор установлен в блоках от 250Вт.
- Рисунок 3 — Блок питания серии T.
- Сверхтонкие(Серия L). Это самая компактная серия маломощных блоков питания до 48Вт, с поперечными размерами всего 18х18, что делает возможным их установку практически в любом месте, например в трубе карниза, под подоконником, в кабель-канале, в полости алюминиевого профиля и других труднодоступных местах.
- Рисунок 4 — Блок питания серии L.
- Ультракомпактные (Серия XT). Блоки средней мощности 120-250Вт с поперечными габаритами, не превышающими 53х21мм. Отлично подойдут для установки в узком запотолочном пространстве, за зеркалом, в кабель-канале или профиле. Отличительной особенностью этих блоков также является мощный фильтр ЭМС, который не пропускает в сеть помехи, мешающие работе теле- и радиооборудования. Также, блоки мощностью 200Вт и выше, практически бесшумны при работе с ШИМ-диммерами.
- Рисунок 5 — Блок питания серии XT.
- Сетка люкс (Серия YA). Это дорогие открытые блоки питания в перфорированном металлическом корпусе мощностью до 250Вт. Используемые высококачественные компоненты (такие как низкоомные конденсаторы, металлопленочный токовый резистор и другие), вкупе с низким уровнем нагрева при работе, дарят этим блокам непревзойденную надежность, что подтверждается очень низким процентом отказов.
- Рисунок 6 — Блок питания серии YA.
- Защищенные (IP65-68). Благодаря водонепроницаемому корпусу, могут быть установлены во влажных помещениях или на улице:
- Серия TPW. Массивные герметичные алюминиевые корпуса, внутри залитые теплопроводным герметизирующим компаундом.
- Рисунок 7 — Блок питания серии TPW.
- Серия MTPW. Компактные герметичные алюминиевые корпуса, также залитые компаундом. Могут быть установлены там, где обычные TPWне пролезут по размерам.
- Рисунок 8 — Блок питания серии MTPW.
- Серия XTW. Этоультракомпактные герметичные блоки питания, мощностью до 200Вт, в алюминиевом корпусе с поперечными размерами всего 53х23мм. Прекрасно подойдут для установки в профиль, либо в другие труднодоступные и тесные пространства. Отличается беззвучностью при ШИМ-диммировании и хорошим фильтром помех.
- Рисунок 9 — Блок питания серии XTW.
- Серия TPWL. Это люксовые влагозащищенные блоки питания в алюминиевом корпусе, мощностью до 200Вт, сочетающие в себе качественные компоненты с высококлассной инженерной работой и многоуровневым контролем качества. Эти блоки могут использоваться как в помещениях, так и на улице, при этом отличаются долгим сроком безотказной работы.
- Рисунок 10 — Блок питания серии TPWL.
- Пластик (Серия LV). Это народная и недорогая серия герметичных блоков питания в пластиковом корпусе. Имеют мощность до 100Вт и компактные размеры, благодаря чему, являются прекрасным вариантом для большинства световых установок небольшой мощности.
- Рисунок 11 — Блок питания серии LV.
- Незащищенные (IP20). Идеальны для установки в сухих помещениях:
Вопросы для самопроверки:
- Какой блок питания вы посоветуете клиенту для установки в открытой беседке?
- Какой блок питания вы посоветуете клиенту для установки в узкий короб, если ему нужно запитать 60Вт ленты?
- Клиент хочет запитать 400Вт ленты в спальне. Что вы предложите клиенту?
Еще почитать по теме
10.26.2022
Наша компания участвует в выставке Art Dom 2022
Новости
06.03.2022
Светодиодные модули. Устройство. Виды модулей. Монтаж и подключение
Освещение в квартире
06.03.2022
ТОП 6 идей по использованию светодиодной ленты SWG в интерьере
Освещение в квартире
06.03.2022
220В лента, особенности подключения и монтажа
Освещение в квартире
06.03.2022
Освещение для большого офиса в центре Москвы: подбор и особенности
Освещение в квартире
06.03.2022
НЕСКУЧНОЕ ОСВЕЩЕНИЕ ЗАГОРОДНОГО ДОМА
Освещение в квартире
06.03.2022
ОСВЕЩЕНИЕ ФИТНЕС ЦЕНТРА
Освещение в квартире
06.02.2022
Почему нет бина на RGB ленте?
Освещение в квартире
04.29.2022
Сколько светильников нужно в офис, размеры которого заставляют сотрудников ездить на самокатах?
Вопрос-ответ
04. 29.2022
Традиционные источники света (лампы). Их питание и диммирование
Освещение в квартире
04.28.2022
Слои освещения на примере кухонной зоны
Освещение в квартире
04.27.2022
Блоки питания. Требования по безопасности, особенности подключения и монтажа
Освещение в квартире
-
Спасибо,
ваша заявка принята! -
Подписаться на рассылку
Ваш e-mail*
Согласен на обработку персональных данных
Спасибо,
за подписку!
: проектирование и моделирование | Blog
Импульсные блоки питания бывают разных форм, например, в виде мощного настольного лабораторного блока питания или встроенного в печатную плату со специальными микросхемами и пассивными элементами. Целью проектирования этих систем является обеспечение стабильной подачи постоянного тока на остальную часть вашей системы с минимальным уровнем шума. Это также идеально подходит для гашения эффектов любой остаточной пульсации от выпрямления или удаления любых шумов на входе. Чтобы выходной сигнал был бесшумным и стабильным, может потребоваться использование выходного фильтра, который может быть реализован с использованием пассивных элементов в разводке вашей печатной платы.
В этой статье я покажу, как можно использовать выходной фильтр импульсного источника питания для подавления выходного шума и как можно использовать некоторые инструменты моделирования для оптимизации конструкции фильтра для снижения уровня шума. Как я уже говорил в предыдущей статье в этом блоге и как мы увидим из некоторых результатов моделирования, уменьшение шума зависит от номиналов компонентов выходного фильтра и катушки индуктивности в цепи. В качестве примера рассмотрим топологию повышающе-понижающего преобразователя, чтобы понять, как реализовать выходной фильтр для импульсного источника питания.
Выходной фильтр DC/DC преобразователя (будь то понижающая/повышающая топология или другая топология) является фильтром нижних частот. Это может быть так же просто, как шунтирующий конденсатор, хотя типичный метод заключается в размещении пи-фильтра для шунтирования шума переменного тока на землю. Причина этого в том, что функция импульсного преобразователя заключается в обмене низкочастотных пульсаций от преобразования мощности переменного тока в постоянный на более высокочастотный шум переключения от переключающего транзистора. Затем выходной фильтр устраняет высокочастотный шум переключения на выходе фильтра, подавая на нагрузку чистую мощность постоянного тока.
На изображении ниже показана схема переключающего повышающе-понижающего преобразователя с мощным транзистором PMOS (вы можете использовать NMOS и изменить полярность V1 и V2). Я выделил две секции: секция переключающего преобразователя (зеленая) и секция выходного фильтра (красная). В этой схеме выходной конденсатор является частью выходного фильтра импульсного источника питания. Фильтр имеет стандартную топологию пи-фильтра для обеспечения фильтрации нижних частот.
Понижающе-повышающий преобразователь Схема SMPS с выходным фильтром.Наконец, у нас есть следующие параметры ШИМ: частота переключения 100 кГц, время нарастания 10 нс, рабочий цикл 30%. Вместо того, чтобы сосредотачиваться на допустимом диапазоне значений ШИМ или пассивных элементов, которые дают конкретную выходную мощность, мы хотим сосредоточиться на диапазоне значений компонентов фильтра, которые дают нам самый низкий уровень шума. Сначала мы рассмотрим фактическую переходную характеристику с помощью новой функции панели моделирования Altium Designer, а затем рассмотрим диапазон значений компонентов фильтра, дающих наименьший уровень шума.
Начальная выходная мощность
На изображении ниже показано моделирование переходного процесса, показывающее напряжение на конденсаторах (верхний график) и ток, подаваемый на нагрузку (нижний график). По этому результату мы можем сравнить нефильтрованный вывод (красная кривая, верхний график) с отфильтрованным выходом (синяя кривая, верхний график). Фильтр неплохо очищает коммутационный шум преобразователя. Тем не менее, когда преобразователь переключается из состояния ВЫКЛ в состояние ВКЛ, наблюдается отчетливая низкочастотная переходная характеристика.
Выходная мощность схемы преобразователя постоянного тока в постоянный, показанной выше.Этот переходный процесс очень важен. Фактически, переходный выброс зависит от времени нарастания сигнала ШИМ и паразитных характеристик в полевом МОП-транзисторе, а также от полюсов, присутствующих в цепи фильтра. В некоторых случаях перерегулирование может достигать 50 % от тока нагрузки, когда преобразователь переключается между двумя состояниями напряжения, т. е. при переключении между двумя частотами ШИМ или рабочими циклами. Это может привести к сильному всплеску тока, который может повредить вашу нагрузку.
Что способствует этой переходной реакции?
Здесь у нас есть несколько факторов, влияющих на переходные характеристики, наблюдаемые выше:
- Высокочастотные пульсации, как показано на красной кривой выше
- Среднечастотная переходная характеристика полюсов LC-фильтра
- Низкочастотная переходная характеристика, приводящая к большому выбросу из-за переходных процессов в MOSFET.
Как мы увидим, выходные фильтры действительно хороши для работы с #1 и #2. Это не лучший вариант для работы с № 3, но они будут влиять на переходную характеристику из-за паразитных элементов MOSFET.
Полное сопротивление нагрузки
Значение составляющей нагрузки также влияет на пульсации на выходе в этой цепи. На изображении ниже я показал, что происходит, когда сопротивление нагрузки увеличивается до 1 МОм, что является полезным значением для моделирования входного сопротивления для интегральной схемы CMOS. Отсюда мы можем увидеть истинные пульсации на выходе, которые отражаются на токе нагрузки.
Наблюдаются пульсации при нагрузке 1 МОм.По этой причине мы хотели бы ослабить отклик схемы преобразователя или перепроектировать секцию фильтра, чтобы у нас не было такой проблемы с перерегулированием на выходе. Один из вариантов — добавить некоторое демпфирование напрямую, добавив некоторое сопротивление.
Добавление резисторов для демпфирования
Один из способов решить проблему недостаточно демпфированной переходной характеристики — добавить немного демпфирующих конденсаторов C1 и C2. Для этого я добавил резисторы 1 Ом к конденсаторам C1 и C2, чтобы обеспечить некоторое демпфирование, и я управляю нагрузкой 10 Ом. Это приблизит переходную характеристику к режиму критического демпфирования, обеспечивая плавный переход между состояниями OFF и ON, когда начинается моделирование. Такой же плавный переход произойдет между двумя состояниями выходной мощности, если параметры ШИМ будут изменены. Однако, если резисторы больше, у нас будет более медленная переходная характеристика.
Выходная мощность схемы преобразователя постоянного тока, показанной выше, с дополнительным демпфированием и нагрузкой 10 Ом.Одна небольшая проблема заключается в том, что мы потеряли небольшое количество энергии: меньший ток достигает нагрузки, а выходное напряжение немного ниже. Часть мощности падает на резисторы в RC-цепочке, что приводит к дополнительным потерям. Также есть небольшой остаточный шум на выходном токе, хотя он очень мал.
Мы получаем такой же ответ, если используем нагрузку 1 МОм, но мы видим некоторую начальную пульсацию падения напряжения на цепи C1 + (последовательный резистор). Это достойный ответ, так как пульсации не отражаются на выходе, но по-прежнему наблюдается такой же медленный рост выходного тока. Это нормально, если вам не нужно очень быстрое регулирование с обратной связью и вы хотите обеспечить плавный переход между состояниями.
Выходная мощность схемы преобразователя постоянного тока, показанной выше, с дополнительным демпфированием и нагрузкой 1 МОм.Прежде чем идти дальше, я думаю, важно отметить, что хотя отклик намного медленнее, мы смирились с ~95% ожидаемого конечного тока за ~3 мс, что по-прежнему является достаточно быстрым временем включения. Просто для сравнения: некоторые коммерческие блоки питания рассчитаны на 10-кратное общее время включения. На это время включения могут влиять другие компоненты, такие как ШИМ-драйвер, особенно при наличии контура обратной связи для обеспечения точного управления. Таким образом, мы по-прежнему работаем достаточно быстро, хотя время включения выглядит очень медленным.
Один из вариантов здесь — перепроектировать нашу схему выходного фильтра импульсного источника питания без дополнительного сопротивления, чтобы получить аналогичный результат.
Замена C1, C2 и/или L2
Другим вариантом здесь является удаление резисторов и замена C1/C2 и L2. Проблема с изменением конденсаторов C1 и C2 заключается в том, что на конечную пульсацию на выходе будет влиять значение этих конденсаторов, поскольку вы изменяете условия для критического демпфирования. Условие, при котором возникает критическое затухание, представляет собой довольно сложное квадратичное выражение, но интуиция здесь должна быть ясна:
- Если значения конденсатора слишком низкие, мы получим сильно затухающий отклик с высокочастотными колебаниями.
- Если значение конденсатора слишком велико, у нас очень медленный отклик, поскольку конденсаторам требуется много времени для зарядки до требуемого уровня постоянного тока.
Вам может быть интересно; как мы получаем недостаточно демпфированную переходную характеристику с выбросом в пи-фильтре? На самом деле у нас есть 2 LC-фильтра с несколькими полюсами в комбинированной передаточной функции из-за наличия нескольких реактивных элементов (2 катушки индуктивности и 2 конденсатора). Если вы внимательно посмотрите на приведенные выше результаты, мы увидим две переходные характеристики, наложенные друг на друга. Это переключаемый LC-отклик от L1 и C1 (стандартный отклик понижающе-повышающего преобразователя) и типичный RLC-отклик от L2, C2 и нагрузочного резистора.
Совместная настройка L2 и выходных конденсаторов — еще один способ добиться низких пульсаций на выходе. На изображении ниже я создал развертку по частоте на панели моделирования, чтобы перемещаться по диапазону значений индуктивности. Здесь я хочу ограничиться практическими индуктивностями, которые я нашел бы в более мелких компонентах при работе с нагрузкой 10 Ом. Чтобы максимально приблизиться к критическому демпфированию, я собираюсь просмотреть различные значения C1 = C2 и L2. Я начинаю с меньшей емкости (1 мкФ) и прокручиваю значения L2 до 0,2 мГн. Для нагрузки 1 МОм просто выполните ту же процедуру, используя условия критического демпфирования в цепи RLC.
Как оказалось, наилучшее значение индуктивности для L2 составляет около 150-200 мкГн. Существует множество катушек индуктивности с проволочной обмоткой с номинальным током постоянного тока, превышающим ~ 1,5 А. Одним из примеров является IHV30EB150 от Vishay.
Выходная мощность для диапазона значений L2 и нагрузки 10 Ом.Краткое изложение стратегий фильтрации
Что мы здесь узнали? Мы получили несколько идей и несколько выводов из этих симуляций:
- Конструкция вашего фильтра сильно зависит от номиналов выходного конденсатора преобразователя. Если выходные конденсаторы слишком малы, вам необходимо подключить дополнительный конденсатор параллельно, чтобы частота среза была достаточно малой для обеспечения фильтрации шума.
- Мы рассмотрели только выходной фильтр, но размещение фильтрации на входе часто намного эффективнее для снижения общего шума. В основном это то, что вы делаете с выходным конденсатором двухполупериодного выпрямителя: вы пытаетесь подать стабильную мощность постоянного тока в секцию преобразования мощности источника питания.
- Перерегулирование переходной характеристики пи-фильтра может быть довольно большим. Это можно демпфировать обычным способом, последовательно подключив резистор к конденсаторам С1 и С2 или отрегулировав значение L2.
- При добавлении демпфирования обязательно сравните необходимое сопротивление со значением ESR используемых конденсаторов. Также обратите внимание, что вы замедляете реакцию схемы и жертвуете некоторой мощностью.
- Поскольку всплеск тока на нагрузке во время переходной характеристики зависит от параметров ШИМ, можно также использовать подход для определения допустимого диапазона частот/времен нарастания ШИМ, обеспечивающего достаточно низкий уровень шума.
Дальнейшие усовершенствования
Последний вариант дальнейшего улучшения отклика фильтра после изменения конструкции — использование демпфера RC до и после фильтра. На самом деле конденсатор, используемый на выходе, будет иметь некоторое ESR, поэтому он будет действовать как мини-цепь демпфера RC. Одним из вариантов может быть использование конденсаторов с управляемым ESR в этих точках, чтобы обеспечить необходимое количество демпфирования.
Демпфер чаще всего размещают в преобразователе с переключающими элементами верхнего и нижнего плеча. Он будет помещен на полевой МОП-транзистор нижнего плеча, чтобы ослабить переходную характеристику МОП-транзистора и обеспечить более плавный выходной сигнал. Пример для понижающего преобразователя показан на диаграмме ниже, но та же идея применима и к любой другой топологии, где необходимо уменьшить звон из-за переключения полевого МОП-транзистора. Другим ярким примером являются более крупные импульсные преобразователи, в которых параллельно используется несколько полевых МОП-транзисторов, которые могут иметь те же проблемы с переключением и перерегулированием.
Пример понижающего преобразователя с резистивно-емкостным демпфером, используемым для демпфирования переходных процессов на МОП-транзисторах. Это можно использовать с параметрами выходного фильтра, разработанными выше.В приведенном выше примере показана только секция преобразователя SMPS, но есть и другие важные блоки схемы, необходимые для работы SMPS. Другие разделы, необходимые в SMPS, зависят от конечного приложения и того, какой уровень контроля или точности необходим в системе. В приведенном выше примере мы не включили некоторые другие необходимые функции:
- Генерация ШИМ: Чтобы установить выходное напряжение на определенный уровень для заданной частоты ШИМ, можно использовать генератор ШИМ, чтобы обеспечить выходное напряжение на желаемом уровне. Это может быть простая схема VCO или специальные микросхемы ШИМ-генератора.
- Контур управления: Для некоторых топологий источников питания, таких как резонансные преобразователи LLC, потребуется сильноточный контур управления, в котором измеряется выходной сигнал преобразователя и настраивается рабочий цикл или частота ШИМ для поддержания напряжения на желаемом уровне. Операционный усилитель с опорным напряжением — это самый простой способ выполнить эту настройку, или это можно сделать в цифровом виде с помощью микроконтроллера. Существуют также специализированные микросхемы контроллера, которые вы можете использовать.
- Пользовательский интерфейс: Системе может потребоваться какой-либо способ принять пользовательский ввод и применить рабочий цикл/частоту ШИМ, необходимые для достижения желаемого выходного напряжения. Самый простой способ сделать это — использовать встроенный контроллер, или, если вы хотите разработать собственную стратегию управления, вы можете реализовать приложение на MCU.
Существуют некоторые компоненты контроллера источника питания, которые будут находиться в контуре управления, измерять выходное напряжение и регулировать сигнал ШИМ на основе настроек, применяемых через цифровой интерфейс (обычно I2C) и реализованных с помощью MCU.
После того, как вы закончите работу со схемой SMPS и выходным фильтром импульсного источника питания, вы сможете заменить любые стандартные компоненты реальными компонентами с помощью панели поиска деталей производителя в Altium Designer®. Затем вы можете поделиться своими проектами с коллегами и производителем с помощью платформы Altium 365™.
Мы лишь немного коснулись того, что можно сделать с помощью Altium Designer в Altium 365. Вы можете посетить страницу продукта, чтобы получить более подробное описание функций, или посетить один из вебинаров по запросу.
Функции/Требования ИИП прямого отключения — ВЫХОДНЫЕ ФИЛЬТРЫ
1 ВВЕДЕНИЕ
Несомненно, одно из самых неприятных свойств режима переключения. поставок является их пристрастие к высокочастотному излучаемому и кондуктивному пульсации и шум (радиочастотные помехи).
Чтобы удержать это вмешательство в разумных пределах, должны быть строгие внимание к методам снижения шума во всех электрических и механический дизайн. Экраны Фарадея можно использовать в трансформаторах и между ними. высокочастотные высоковольтные компоненты и заземление. (Эти скрининг более полно охвачены.) Кроме того, для уменьшения потребуются шумовые, входные и выходные фильтры нижних частот.
2 ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ
Выходные фильтры нижних частот
В следующем разделе о конструкции выходного фильтра предполагается, что нормальный практика проектирования уже применялась для минимизации шума кондуктивной моды и что фильтры радиопомех были установлены на входных линиях питания.
Для обеспечения стабильного выхода постоянного тока и уменьшения пульсаций и шума, низкочастотный фильтр LC фильтры (как показано на фиг. 1а) обычно предоставляются при переключении выходы питания.
В прямоходовых преобразователях эти фильтры выполняют две основные функции. Основным требованием является аккумулирование энергии, чтобы поддерживать почти постоянное выходное напряжение постоянного тока на протяжении всего цикла переключения питания. Второй, и, возможно, менее очевидная функция заключается в уменьшении высокочастотного кондуктивного последовательные и синфазные выходные помехи в допустимых пределах.
К сожалению, эти два требования несовместимы. Поддерживать почти постоянное выходное напряжение постоянного тока, ток в выходном конденсаторе также должен быть почти постоянным; следовательно, значительная индуктивность будет требуется в выходном дросселе. Поскольку индуктор также должен нести Выходной ток постоянного тока часто велик и может иметь много витков. Это приводит к в большой межобмоточной емкости, дающей относительно низкий собственный резонанс частота.
Такие катушки индуктивности будут иметь низкий импеданс на частотах выше собственного резонанса. и не обеспечит очень эффективного затухания ВЧ составляющие кондуктивных помеховых токов.
РИС. 1 (а) Фильтр выходной мощности с паразитной межобмоточной емкостью
CC и последовательное сопротивление Rs для L1, а также последовательная индуктивность ESL и сопротивление
СОЭ для С1.
(b), (c) Эквивалентные схемы выходного фильтра на низкой частоте
(б) и высокой частоты (в).
3 ПАРАЗИТНЫЕ ЭФФЕКТЫ В ВЫХОДНЫХ ФИЛЬТРАХ РЕЖИМА ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ
РИС. 1а показан однокаскадный выходной LC-фильтр (такой, который можно найти в обычном прямом преобразователе. В него входят паразитические элементы СС, Rs, ESL и ESR.
Последовательное плечо катушки индуктивности L1 показывает идеальную катушку индуктивности L, соединенную последовательно с неизбежное сопротивление обмотки Rs. Паразитная распределенная перемотка емкость включена как сосредоточенный эквивалент конденсатора CC.
Шунтирующий конденсатор С1 включает эффективную последовательную индуктивность ЭСЛ и эффективное последовательное сопротивление ESR.
Эквивалентная схема этой сети на низких и средних частотах показан на фиг. 1б. Эффекты CC, ESL и ESR малы при низких частоты и им можно пренебречь. Из этой эквивалентной схемы получается ясно, что фильтр будет эффективен как фильтр нижних частот для низкий и средний конец диапазона частот.
Вторая эквивалентная схема для высоких частот показана на фиг. 1с. На высоких частотах идеальная индуктивность стремится к высокому импедансу, принимая из плеча L-R, а идеальный конденсатор C стремится к нулю, вынимая C. Таким образом, паразитарные компоненты становятся преобладающими, эффективно изменяя одноступенчатый низкочастотный LC-фильтр в фильтр верхних частот. Это происходит на некоторой высокой частоте, где межобмоточная емкость CC и эффективная последовательные индуктивности ЭСЛ становятся преобладающими. Следовательно, этот тип выходной мощности фильтр не очень эффективен в ослаблении высокочастотного кондуктивного шум режима.
4 ДВУХСТУПЕНЧАТЫЕ ФИЛЬТРЫ
Как показано выше, попытки удовлетворить все требования усреднения напряжения и шума требования подавления в одном LC-фильтре потребуют выбора дорогостоящих компонентов, особенно в обратноходовых преобразователях. Даже тогда, будут получены только посредственные высокочастотные характеристики.
РИС. 2 показано, как можно изготовить гораздо более экономичный широкополосный фильтр. с использованием LC-фильтра второй ступени гораздо меньшего размера для подавления высокочастотных шум. Вторая ступень (L2, C2) может быть довольно маленькой и недорогой, потому что в этой секунде требуются только малые значения индуктивности и емкости. этап. В то же время гораздо дешевле стандартные электролитические конденсаторы. а катушки индуктивности можно использовать в первой ступени (L1, C1), что снижает общая стоимость и повышение производительности.
РИС. 2 Двухступенчатый выходной фильтр.
На фиг. 2 первый конденсатор С1 подбирается под требуемую пульсацию текущий рейтинг и потребности в хранении энергии. (Это зависит от тока нагрузки и рабочая частота.) C1 часто будет довольно большим, но не не обязательно должен быть тип с низким ESR, когда используется двухступенчатый фильтр.
Первая катушка индуктивности L1 рассчитана на максимальный ток нагрузки с минимальными потерями и без насыщения. Чтобы получить максимальную индуктивность и минимальное сопротивление в наименьшем размере, L1 будет иметь многовитковую многослойная обмотка.
Хотя это дает максимальную индуктивность, это приводит к относительно большая межобмоточная емкость и низкая собственная резонансная частота. Подходящий материалы сердечника для L1 включают ферриты с зазором, пермаллой, тороиды из железной пыли, или кремниевое железо с зазором в форме «EI». L1 будет иметь большинство индуктивности, необходимой для накопления энергии.
Вторая катушка индуктивности L2 рассчитана на максимальное полное сопротивление при высокая частота и требует низкой межобмоточной емкости. Это будет обеспечивают высокую собственную резонансную частоту. L2 может принимать форму небольшого ферритовый стержень, ферритовая катушка, маленькие тороиды из железной пыли или даже сердечник с воздушным сердечником. катушка. Поскольку переменное напряжение на L2 невелико (порядка 500 мВ), магнитное излучение от магнитного пути с высоким магнитным сопротивлением будет довольно небольшой и не должен представлять проблемы электромагнитных помех. Нормальные ферритовые материалы можно использовать для катушки индуктивности с ферритовым стержнем, так как большой воздушный зазор предотвратит Насыщение сердечника постоянным током.
Второй конденсатор C2 намного меньше, чем C1. Он выбран для низкий импеданс на частотах коммутации и шума (в отличие от его способность накапливать энергию). Во многих случаях C2 будет состоять из небольшого электролитический, шунтированный фольговым или керамическим конденсатором с малой индуктивностью. С L1 и L2 проводят большую составляющую постоянного тока, термин «дроссель» правильнее применять к этим пунктам. Ниже приведен пример конструкции.
5 ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ДРОССЕЛЬ ПРИМЕР
Для получения наилучших характеристик от высокочастотного дросселя L2 межобмоточный емкость должна быть минимальной.
РИС. 3а показан дроссель с ферритовым стержнем длиной 1 дюйм и диаметром 5/16 дюйма, намотан 15 витками плотно упакованного провода #17 AWG. ИНЖИР. 3b показывает график фазового сдвига и импеданса в зависимости от частоты для этого дросселя. Фазовый сдвиг равен нулю на собственной резонансной частоте, которая в этом случае случае 4,5 МГц.
График импеданса на РИС. 3c показывает улучшение, полученное за счет уменьшения межобмоточная емкость. Этот график был получен из того же штуцера после разнесения обмоток и изоляции их от стержня 10-мильным Майларовая лента.
Во втором примере используются 15 витков провода 20-го калибра с промежутком между каждым поворотом. На графике видно, что уменьшение взаимной обмотки емкость увеличила импеданс и сместила собственный резонанс частота до 6,5 МГц. Это приведет к уменьшению высокочастотного шум в конечном фильтре.
Небольшая часть высокочастотных помех будет обходить фильтр с индуктивной и емкостной связью в печатной плате или проводах питания. Эффект этого будет уменьшен за счет установки меньшего конденсатора C2. как можно ближе к выходным клеммам источника питания.
РИС. 3 (а) Дроссель с ферритовым стержнем. (б) Импеданс и фазовый сдвиг феррита стержневой дроссель с плотной намоткой, как функция частоты. Обратите внимание на резонансный частота 4МГц. (c) Импеданс и фазовый сдвиг разнесенной обмотки (низкий межобмоточная емкость) дроссель на ферритовом стержне. Обратите внимание на собственную резонансную частоту на 6 МГц.
6 РЕЗОНАНСНЫЕ ФИЛЬТРЫ
Подбирая конденсаторы так, чтобы их собственная резонансная частота была близка частота переключения, будет получена наилучшая производительность.
Многие из небольших электролитических конденсаторов с низким ESR имеют последовательную резонансную схему. частота близка к типичным рабочим частотам импульсных преобразователей. На собственной резонансной частоте паразитная внутренняя индуктивность конденсатор резонирует с эффективной емкостью, образуя серию резонансный контур. На этой частоте импеданс конденсатора стремится к остаточная СОЭ.
РИС. 4 показан график импеданса типичного конденсатора 470 мФ с низким ESR. как функция частоты. Этот конденсатор имеет минимальное сопротивление 19 м7 при 30 кГц. Очень хорошее подавление пульсаций можно получить на частоте 30 кГц. воспользовавшись этим саморезонансным эффектом.
РИС. 4 Импеданс и фазовый сдвиг типичного коммерческого 470-MF
электролитический конденсатор в зависимости от частоты. Обратите внимание на резонансный
частота и минимальное сопротивление при 29кГц.
7 ПРИМЕР РЕЗОНАНСНОГО ФИЛЬТРА
РИС. 5 показан типичный выходной каскад небольшого обратноходового преобразователя с частотой 30 кГц, 5 В, 10 А. преобразователь с двухкаскадным выходным фильтром. (В обратноходовых преобразователях индуктивность трансформатора и C1 образуют первую ступень силового LC-фильтра.) Добавлен фильтр высоких частот второй ступени L2, C2.
В этом примере тот же ферритовый стержень индуктора длиной 1 дюйм и диаметром 5,16 дюймов. используется для получения графика c на фиг. 3 используется для L2. 15 интервалов включается этот стержень дает индуктивность 10 МГн и малую межобмоточную емкость. Конденсатор 470-MF с низким ESR, использованный для построения графика импеданса на фиг. 4 есть устанавливается в положение C2.
Примечание. Минимальное полное сопротивление этого конденсатора достигается при частоте 30 кГц, где фазовый сдвиг равен нулю. Это последовательная собственная резонансная частота для этот конденсатор. Его импеданс будет преимущественно резистивным с значение 19 м7, как показано на фиг. 4.
Затухание, обеспечиваемое этой сетью LC на частоте 30 кГц (переключение частота) теперь можно очень легко вычислить, так как конденсатор C2 выглядит преимущественно резистивным и образует простую делительную сеть с последовательное сопротивление катушки индуктивности L2. (малым фазовым сдвигом можно пренебречь, как XL2 q ESR конденсатора C2.) Отношение пульсаций выходного напряжения (Vout ) к напряжение пульсаций на первом конденсаторе С1 равно …
Поскольку XL2 q ESR, коэффициент ослабления A стремится к…
Где индуктивное сопротивление XL _ 2PfL
ESR _ эффективное последовательное сопротивление конденсатора при резонансе…
Из рис. ESR C2 на частоте 30 кГц составляет 0,019·7. Следовательно, затухание отношение А, будет…
Это дает коэффициент подавления пульсаций 100:1 на частоте коммутации.
Пульсации частоты коммутации обычно являются преобладающей составляющей пульсаций в обратноходовых преобразователях. Используя саморезонансные свойства электролитического конденсатора, чрезвычайно хорошее подавление пульсаций 40 дБ получается с очень маленькими и недорогими компонентами. Кроме того, улучшенное подавление высокочастотного шума достигается без компромиссов к среднечастотной переходной характеристике, потому что последовательная индуктивность существенно не увеличился.
РИС. 5 Пример резонансного выходного фильтра, примененного к обратноходовому преобразователю
вторичный.
8 ФИЛЬТРЫ ИНФРАСТРУКТУРНЫХ ШУМОВ
До сих пор обсуждение ограничивалось кондуктивным шумом последовательного режима. Описанные до сих пор фильтры не будут эффективны для синфазного шума; то есть шумовые напряжения, возникающие между выходными линиями и землей самолет.
Компонент синфазного шума вызван емкостной или индуктивной связь между силовыми цепями и заземлением внутри силовой поставлять. Первоначально это должно быть сведено к минимуму путем правильного экранирования. и макет на стадии проектирования.
Дальнейшее снижение синфазного выходного шума может быть достигнуто путем разделение катушки индуктивности L1 или L2 на две части для формирования сбалансированного фильтра, как показано на фиг. 6. Затем потребуются дополнительные конденсаторы C3 и C4. между каждой выходной линией и заземлением, чтобы обеспечить обратный путь для остаточного тока синфазного шума. Фактически L1(a) и C3 образуют фильтр нижних частот с положительного выхода, а L1(b) и C4 образуют фильтр для отрицательного выхода с заземлением в качестве обратного пути.
РИС. 6 Синфазный выходной фильтр.
Из-за развязки, обеспечиваемой гораздо большим конденсатором C2, приемлемые результаты часто можно получить, подобрав один синфазный развязывающий конденсатор в положении C3 или C4.
9 ВЫБОР ЗНАЧЕНИЙ КОМПОНЕНТОВ ДЛЯ ВЫХОДНЫХ ФИЛЬТРОВ
Размер и номинал основного выходного дросселя L1 и накопительного конденсатора C1 (рис. 1а) зависит от ряда факторов:
Тип преобразователя — Рабочая частота — Максимальный ток нагрузки — Минимальный ток нагрузки
Коэффициент заполнения метки (рабочий цикл)
Пульсации тока, пульсации напряжения, переходная характеристика, выходное напряжение
Требования L1 теперь будут рассматриваться с точки зрения требований для этого типа преобразователя.
10 ГЛАВНЫЕ ВЫХОДНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ИНДУКТОРА (РЕГУЛЯТОРЫ ПОНИЖЕНИЯ)
В общем основная индуктивность L1 на выходе понижающего регулятора Цепь фильтра должна быть как можно меньше, чтобы обеспечить наилучшие переходные процессы. отклик и минимальные затраты. Если используется большая индуктивность, то мощность источник питания не может быстро реагировать на изменения тока нагрузки. В другом экстремально, слишком низкая индуктивность приведет к очень большим пульсирующим токам в выходных компонентах и цепях преобразователя, что приведет к ухудшению эффективность. Далее будет иметь место прерывистая работа при малых нагрузках.
Один из подходов заключается в выборе L1 таким образом, чтобы индуктор оставался в непрерывном режиме. проводимость для минимального тока нагрузки (часто указывается как 10 % от Imax).
Сохранение индуктивности в непрерывном режиме имеет два преимущества. Во-первых, схема управления требуется только для внесения небольших изменений в ширина импульса для управления выходным напряжением при изменении нагрузки (при условии индуктор остается в проводящем состоянии в течение всего рабочего цикла). Второй, выходное пульсирующее напряжение останется небольшим в этом диапазоне изменений нагрузки.
Основным недостатком этого подхода является то, что индуктивность может быть довольно большой; более того, это правило нельзя использовать, если ток нагрузки должен контролировать вплоть до нуля.
Второе, более универсальное правило заключается в выборе значения индуктивности таким что ток пульсаций имеет приемлемый предел размаха, скажем, 10% до 30 % от максимального тока нагрузки при номинальных входных напряжениях.
Примечание. В обратноходовых преобразователях основная индуктивность L1 встроена в трансформатора, и его значение определяется требованиями к передаче мощности. В этом типе преобразователя должны быть учтены высокие пульсирующие токи. в компонентах фильтра, особенно для комплексных систем передачи энергии.
11 ПРИМЕР КОНСТРУКЦИИ
Предположим, что требуется разработка основного выходного индуктора L1 для несимметричный прямой преобразователь и фильтр, как показано на фиг. 1а. спецификация преобразователя следующая:
Выходная мощность _ 100 Вт
Выходное напряжение _ 5 В
Выходной ток _ 20 А
Выходная частота _ 30 кГц
Минимальная нагрузка _ 20%
Подход к проектированию предполагает, что выходной пульсирующий ток должен не превышать 30 % от I_load (в этом примере 6 A pp).
Кроме того, чтобы обеспечить диапазон регулирования, ширина импульса при номинальном входе составит 30% от всего периода (то есть 10 мс).
Для обеспечения выходного напряжения 5 В при ширине импульса 30 % трансформатор вторичное напряжение будет…
…где tp _ общий период (при 30 кГц), мс
to _ Время включения мс
Вс _ вторичное напряжение
Напряжение VL на катушке индуктивности L1 во время прямого периода «включено» вторичное напряжение за вычетом выходного напряжения, если предположить, что выходное конденсатор С1 большой и изменение напряжения в течение периода «включено» незначительно.
Затем…
Для стационарных условий изменение тока за период «включено» должно равняться текущему изменению в период «выключения» (в этот пример, 6 А). Если пренебречь эффектами второго порядка, индуктивность может рассчитывается следующим образом:
…где L _ требуемая индуктивность, МГн
$t _ время «включено», мс
$i _ текущее изменение во время работы
VL _ напряжение на катушке индуктивности
Следовательно. ..
Примечание. Можно использовать простое линейное уравнение, так как напряжение на предполагается, что индуктивность не изменяется в течение времени «включено» и di/dt постоянна.
В этом примере индуктивность велика, потому что необходимо достаточное количество энергии. храниться в течение периода «включено», чтобы поддерживать ток в течение период «выключения». В прямотактных преобразователях период «выключения» намного меньше, так что вторичное напряжение и, следовательно, индуктивность значение также будет меньше.
12 ЗНАЧЕНИЕ ВЫХОДНОГО КОНДЕНСАТОРА
Обычно предполагается, что емкость выходного конденсатора определяется только по характеристикам пульсирующего тока и пульсирующего напряжения. Однако, если используется выходной фильтр второго каскада L2, C2, пульсации значительно выше допустимое напряжение на клеммах C1 без ущерба для спецификация выходной пульсации. Следовательно, если бы пульсирующее напряжение было единственным критерия, можно было бы использовать гораздо меньший конденсатор.
Например, предположим, что пульсации напряжения на клеммах C1 могут быть 500 мВ. Текущее изменение L1 в течение периода «включено» будет в основном течь в C1, и, следовательно, значение емкости, необходимое для дать изменение напряжения 500 мВ можно рассчитать следующим образом (следующее уравнение предполагает идеальный конденсатор с нулевым ESR):
…где C _ значение выходной емкости, мФ
$I _ текущее изменение L1 в течение периода «включено», А
$ton _ Время включения Ms
$Vo _ напряжение пульсаций, В размах
Следовательно…
Следовательно, только для удовлетворения требований к пульсациям напряжения очень маленький конденсатор потребуется всего 120 MF. Однако в приложениях, в которых ток нагрузки может быстро меняться в большом диапазоне (переходные колебания нагрузки), второй критерий изменения переходной нагрузки может определять минимальную мощность размер конденсатора.
Рассмотрим условие, когда нагрузка внезапно падает до нуля после период максимальной нагрузки. Даже если схема управления срабатывает немедленно, энергия, запасенная в последовательном индукторе (½ LI 2 ), должна быть передана к выходному конденсатору, увеличивая напряжение на его выводах. В приведенном выше например, при выходном конденсаторе всего 120 мкФ последовательная индуктивность 19,4 МГн, а ток полной нагрузки 20 А, выброс напряжения на снятие нагрузки будет почти 100%. Наверное, это было бы неприемлемо, и, следовательно, максимально допустимый выброс напряжения при отключении нагрузки может стать управляющим фактором.
Минимальное значение выходного конденсатора для удовлетворения требований по превышению напряжения с использованием переданных энергетических критериев можно рассчитать следующим образом:
Энергия выходного индуктора при внезапном снятии полной нагрузки:
Изменение энергии выходного конденсатора после события будет. ..
…где Vp _ максимальное выходное напряжение _ 6 В
Vo _ нормальное выходное напряжение _ 5 В Отсюда
Если максимальное напряжение в этом примере не должно превышать 6 В, то минимальное значение выходной емкости будет
Кроме того, требования к току пульсаций могут потребовать, чтобы конденсатор большей емкости использоваться. Некоторая поправка должна также быть сделана для влияния конденсатора ESR, что обычно увеличивает напряжение пульсаций примерно на 20%, в зависимости от от ESR и ESL конденсатора, а также от размера, формы и частоты пульсирующего тока.
В заключение было показано, что очень эффективные последовательные и синфазные Подавление кондуктивных пульсаций может быть достигнуто добавлением относительно небольшая дополнительная сеть выходных фильтров LC. Это относительно простое изменение позволяет получить хорошее подавление пульсаций и шумов с использованием более дешевых электролитические конденсаторы среднего класса и обычные конструкции катушек индуктивности.