Comment supprimer l'ondulation de l'alimentation à découpage et les EMI pour améliorer les performances globales de l'alimentation
MOSFET CI ST PWM
L'alimentation à découpage est généralement composée d'un circuit intégré de commande PWM à modulation de largeur d'impulsion et d'un MOSFET, qui contrôle le rapport temporel du tube de commutation pour maintenir une tension de sortie stable. En raison de la réduction du nombre de spires de la bobine de fer et du volume du noyau de fer, la perte de l'alimentation à découpage est très faible et le rendement est généralement élevé, atteignant généralement 90% de rendement énergétique. Couplé à sa petite taille et à sa sortie stable, il présente des avantages évidents à bien des égards.
Mais sous un autre angle, ses lacunes sont également évidentes. Des problèmes tels qu'un circuit complexe, un bruit d'alimentation élevé, une réponse transitoire insuffisante, une ondulation de sortie complexe et des interférences électromagnétiques faciles sont également devant nous.Pour certains circuits à faible bruit, les alimentations à découpage sont souvent impuissantes. D'où viennent ces lacunes et comment peuvent-elles être évitées ?
Suppression des ondulations et amélioration des performances globales de l'alimentation à découpage
L'ondulation peut causer divers dangers au circuit, et elle est extrêmement mortelle pour le circuit. Tout d'abord, une fois l'ondulation générée, il est facile de provoquer des harmoniques, ce qui endommagera le circuit lui-même et réduira l'efficacité de l'alimentation. Une ondulation plus élevée peut provoquer des surtensions qui détruisent directement le circuit. Même si le circuit n'est pas directement détruit, il interférera grandement avec la relation logique du circuit numérique et affectera le fonctionnement.
L'ondulation de sortie de l'alimentation à découpage provient principalement de l'ondulation de sortie basse fréquence résiduelle, de l'ondulation haute fréquence de la même haute fréquence que l'opération de commutation, du bruit d'ondulation en mode commun causé par les parasites, de l'ultra-haute- bruit de résonance de fréquence de la commutation du dispositif d'alimentation et du contrôle de réglage en boucle fermée bruit d'ondulation. L'ondulation de sortie basse fréquence résiduelle est due à la capacité insuffisante du condensateur de filtrage du circuit de sortie. La façon de supprimer ce type d'ondulation est relativement simple, en augmentant le condensateur de sortie ou en réduisant l'ESR en parallèle. L'ondulation apportée par le contrôle de régulation en boucle fermée peut être directement améliorée sur les paramètres du régulateur, ce qui est également plus facile à réaliser.
L'ondulation haute fréquence de la même haute fréquence que l'opération de commutation se produit lorsque le dispositif d'alimentation est utilisé pour effectuer la conversion, le redressement et le filtrage de commutation haute fréquence de la tension continue d'entrée, puis réalise la sortie régulée, qui est principalement liée à la fréquence de conversion de l'alimentation à découpage, la structure et les paramètres du filtre de sortie. Vouloir supprimer commence aussi par la fréquence de conversion de l'alimentation à découpage, la structure et les paramètres du filtre de sortie. L'augmentation du filtre haute fréquence de sortie ou l'utilisation d'un filtrage à plusieurs étages peut mieux supprimer l'ondulation.À partir de la fréquence de fonctionnement de l'alimentation à découpage, la fréquence d'ondulation peut être augmentée en augmentant la fréquence de fonctionnement de l'alimentation à découpage pour réduire le courant fluctuation de l'inducteur.
Il existe de nombreux endroits où la capacité parasite et l'inductance parasite existent. La capacité parasite entre les dispositifs de puissance et les transformateurs, l'inductance parasite des fils et le bruit d'ondulation en mode commun causé par les parasites doivent être éliminés (supprimés) par des filtres EMI spécialement conçus. avec de meilleures performances de récupération inverse sont également utiles.
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Le bruit de résonance ultra-haute fréquence généré par le dispositif de puissance pendant le processus de commutation est plus complexe, non seulement lié à la capacité de jonction, mais également étroitement lié à l'inductance de fuite du transformateur et aux paramètres de distribution de l'alimentation à découpage. Une disposition de PCB raisonnable peut donner à l'ensemble du système de circuit une plus grande stabilité à tout moment, ce qui est un principe important lors de la résolution de telles ondulations.
La réduction de la capacité distribuée est une direction majeure pour supprimer le bruit de résonance ultra-haute fréquence.Plus précisément, le procédé peut réduire la capacité distribuée entre le tube de commutation et le dissipateur thermique en utilisant un substrat blindé, ou réduire l'enroulement autant que possible en améliorant le processus d'enroulement et structure capacité distribuée entre. Le choix de la diode et de l'interrupteur est également très important. La capacité de jonction de l'interrupteur affectera directement le niveau de bruit. Il est préférable de choisir une diode avec des caractéristiques de récupération douce, qui peuvent réduire autant que possible le bruit de résonance ultra-haute fréquence. .
De plus, les changements de température modifieront les paramètres de l'appareil, ce qui affectera l'ondulation, qui nécessite également une attention particulière.
Dommages EMI de l'alimentation à découpage
EMI existera dans n'importe quel système électronique.Dans l'alimentation à découpage, pendant le processus de commutation du transistor et de la diode, le courant change considérablement pendant les temps de montée et de descente, et il est facile de générer de l'énergie radiofréquence pour former une source d'interférence . Sur des composants tels que des tubes de commutation, des diodes et des transformateurs haute fréquence, les sources d'interférence sont très faciles à générer et le signal EMI des alimentations à découpage occupe une large plage de fréquences et a une certaine amplitude.
Nous essayons toujours de supprimer les EMI autant que possible, et il existe de nombreuses technologies pour supprimer les EMI.La technologie de filtrage, la technologie de blindage, la technologie d'étanchéité et la technologie de mise à la terre qui sont couramment utilisées pour le contrôle des EMI dans les alimentations à découpage sont relativement courantes. Pendant le processus de commutation du tube de commutation et de la diode, en raison de l'existence de l'inductance de fuite du transformateur et de l'inductance de ligne, il est facile de générer une tension de crête.Habituellement, la méthode utilisée dans ce cas consiste à utiliser une boucle d'absorption RC/RCD, qui améliorer considérablement la forme d'onde de commutation.
La réduction du / dt lorsque l'interrupteur d'alimentation est allumé et éteint est une partie importante de la suppression des interférences de l'alimentation à découpage. Sur la base du circuit de commutation, l'ajout d'une petite inductance, d'une capacité et d'autres éléments résonnants peut former un circuit de commutation souple. Le circuit de commutation douce introduit une résonance avant et après le processus de commutation, ce qui peut éliminer le phénomène de chevauchement de tension et de courant et réduire considérablement les pertes de commutation et les interférences.
