Cómo suprimir la ondulación de la fuente de alimentación de conmutación y EMI para mejorar el rendimiento general de la fuente de alimentación
MOSFET CI ST PWM
La fuente de alimentación de conmutación generalmente se compone de un IC de control PWM de modulación de ancho de pulso y un MOSFET, que controla la relación de tiempo del tubo de conmutación para mantener un voltaje de salida estable. Debido a la reducción en el número de vueltas de la bobina de hierro y el volumen del núcleo de hierro, la pérdida de la fuente de alimentación conmutada es muy baja y la eficiencia es generalmente alta, alcanzando generalmente una eficiencia energética del 90%. Junto con su tamaño pequeño y su producción estable, tiene ventajas obvias en muchos aspectos.
Pero desde otro ángulo, sus deficiencias también son obvias. Problemas como circuito complejo, alto ruido de la fuente de alimentación, respuesta transitoria insuficiente, ondulación de salida compleja e interferencia electromagnética fácil también están frente a nosotros Para algunos circuitos de bajo ruido, las fuentes de alimentación conmutadas a menudo no tienen poder. ¿De dónde surgen estas deficiencias y cómo se pueden evitar?
Supresión de la ondulación y mejora del rendimiento general de la fuente de alimentación conmutada
La ondulación puede causar varios peligros en el circuito y es extremadamente mortal para el circuito. En primer lugar, una vez que se genera la ondulación, es fácil generar armónicos, lo que dañará el circuito y reducirá la eficiencia de la fuente de alimentación. Una ondulación más alta puede causar sobretensiones que destruyen directamente el circuito. Incluso si el circuito no se destruye directamente, interferirá en gran medida con la relación lógica del circuito digital y afectará la operación.
La ondulación de salida de la fuente de alimentación de conmutación proviene principalmente de la ondulación de salida de baja frecuencia residual, la ondulación de alta frecuencia de la misma alta frecuencia que la operación de conmutación, el ruido de ondulación de modo común causado por los parásitos, el ultra alto- Ruido de resonancia de frecuencia de la conmutación del dispositivo de potencia y el control de ajuste de circuito cerrado Ruido de ondulación. La ondulación de salida de baja frecuencia residual se debe a la capacidad insatisfactoria del condensador de filtro del circuito de salida. La forma de suprimir este tipo de ondulación es relativamente sencilla, aumentando el condensador de salida o reduciendo la ESR en paralelo. La ondulación generada por el control de regulación de circuito cerrado se puede mejorar directamente en los parámetros del regulador, lo que también es más fácil de lograr.
La ondulación de alta frecuencia de la misma alta frecuencia que la operación de conmutación ocurre cuando el dispositivo de alimentación se utiliza para realizar la conversión, rectificación y filtrado de conmutación de alta frecuencia del voltaje de CC de entrada, y luego realiza la salida regulada, que se relaciona principalmente con la frecuencia de conversión de la fuente de alimentación conmutada, la estructura y los parámetros del filtro de salida. Querer suprimir también comienza con la frecuencia de conversión de la fuente de alimentación conmutada, la estructura y los parámetros del filtro de salida. El aumento del filtro de alta frecuencia de salida o el uso de filtrado de etapas múltiples puede suprimir mejor la ondulación. A partir de la frecuencia de funcionamiento de la fuente de alimentación conmutada, la frecuencia de ondulación se puede aumentar aumentando la frecuencia operativa de la fuente de alimentación conmutada para reducir la corriente. fluctuación en el inductor.
Hay muchos lugares donde existen capacitancia parásita e inductancia parásita. La capacitancia parásita entre los dispositivos de potencia y los transformadores, la inductancia parásita de los cables y el ruido de onda de modo común causado por parásitos deben eliminarse (suprimirse) mediante filtros EMI especialmente diseñados. con un mejor rendimiento de recuperación inversa también son útiles.
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(S T)
El ruido de resonancia de ultra alta frecuencia generado por el dispositivo de potencia durante el proceso de conmutación es más complejo, no solo relacionado con la capacitancia de la unión, sino también estrechamente relacionado con la inductancia de fuga del transformador y los parámetros de distribución de la fuente de alimentación conmutada. Un diseño de PCB razonable puede dar a todo el sistema de circuito una mayor estabilidad en cualquier momento, lo cual es un principio importante al resolver tales ondas.
La reducción de la capacitancia distribuida es una dirección importante para suprimir el ruido de resonancia de frecuencia ultraalta. Específicamente, el método puede reducir la capacitancia distribuida entre el tubo del interruptor y el disipador de calor mediante el uso de un sustrato blindado, o reducir el devanado tanto como sea posible mejorando la proceso de bobinado y estructura capacitancia distribuida entre. La elección del diodo y el interruptor también es muy importante. La capacitancia de unión del interruptor afectará directamente el nivel de ruido. Lo mejor es elegir un diodo con características de recuperación suave, que puede reducir el ruido de resonancia de frecuencia ultra alta tanto como sea posible. .
Además, los cambios de temperatura cambiarán los parámetros del dispositivo, lo que afectará la ondulación, que también necesita atención.
Daño EMI de la fuente de alimentación conmutada
EMI existirá en cualquier sistema electrónico.En la fuente de alimentación conmutada, durante el proceso de conmutación del transistor y el diodo, la corriente cambia mucho durante los tiempos de subida y bajada, y es fácil generar energía de radiofrecuencia para formar una fuente de interferencia. . En componentes como tubos de conmutación, diodos y transformadores de alta frecuencia, las fuentes de interferencia son muy fáciles de generar y la señal EMI de las fuentes de alimentación de conmutación ocupa un amplio rango de frecuencia y tiene cierta amplitud.
Siempre tratamos de suprimir la EMI tanto como sea posible, y existen muchas tecnologías para suprimir la EMI. La tecnología de filtrado, la tecnología de blindaje, la tecnología de sellado y la tecnología de conexión a tierra que se usan comúnmente para el control de EMI en las fuentes de alimentación conmutadas son relativamente comunes. Durante el proceso de conmutación de tubo y diodo de conmutación, debido a la existencia de inductancia de fuga del transformador e inductancia de línea, es fácil generar picos de tensión. Por lo general, el método utilizado en este caso es utilizar un bucle de absorción RC/RCD, que mejorar significativamente la forma de onda de conmutación.
Reducir el du/dt cuando el interruptor de alimentación está encendido y apagado es una parte importante de la supresión de la interferencia de la fuente de alimentación conmutada. Sobre la base del circuito de conmutación, agregar una pequeña inductancia, capacitancia y otros elementos resonantes puede formar un circuito de conmutación suave. El circuito de conmutación suave introduce resonancia antes y después del proceso de conmutación, lo que puede eliminar el fenómeno de superposición de voltaje y corriente, y reduce en gran medida la pérdida de conmutación y la interferencia.
