Ako zmerať prechodnú odozvu spínacieho regulátora?

Aby sme porozumeli stabilite spínacieho regulátora, často potrebujeme zmerať jeho prechodovú odozvu zaťaženia. Preto je pre inžinierov v oblasti elektroniky nevyhnutné naučiť sa merať prechodovú odozvu. 

V tejto časti by sme vysvetlili definíciu prechodovej odozvy záťaže, hlavné kľúčové body merania, ako merať prechodovú odozvu pomocou FRA a skutočný príklad merania a úpravy prechodovej odozvy záťaže spínacieho regulátora. Ak nemáte jasno v tom, ako merať prechodovú odozvu, môžete túto metódu pochopiť prostredníctvom tohto zdieľania. Pokračujme v čítaní!

Zdieľanie je starostlivosť!

obsah

● Čo je to prechodná odozva na zaťaženie?

● 5 kľúčových bodov pri hodnotení prechodnej odozvy

● Ako vyhodnotiť prechodnú odozvu?

● Príklad úpravy prechodovej odozvy

● FAQ

● záver

Čo je to prechodná odozva na zaťaženie?

Prechodová odozva záťaže je charakteristika odozvy na náhle kolísanie záťaže, to znamená čas, kým sa výstupné napätie vráti na prednastavenú hodnotu po poklese alebo zvýšení, a tvar vlny výstupného napätia. Je to podstatný parameter, pretože súvisí so stabilitou výstupného napätia vzhľadom na prúd záťaže.

Na rozdiel od regulácie záťaže ide, ako už názov napovedá, o prechodovú charakteristiku. Skutočné javy sú vysvetlené pomocou nasledujúcich grafov.

Na grafe je potrebné si všimnúť niekoľko bodov:

● V krivkách grafu vľavo záťažový prúd (spodná krivka) stúpa od nuly rýchlo, s dobou nárastu (tr) 1 µs. 

● Na druhej strane výstupné napätie (horný tvar vlny) na chvíľu klesne a potom rýchlo stúpa, mierne prekročí napätie v ustálenom stave, potom opäť klesne do stabilného stavu. 

● Keď záťažový prúd náhle klesne, vidíme, že nastáva opačná reakcia.

Aby som veci vysvetlil trochu menej formálnym spôsobom:

● Keď sa záťaž zvýši, zrazu je potrebný väčší prúd a výstupný prúd nie je dodávaný dostatočne rýchlo, takže napätie klesá. 

● Pri tejto operácii je dodávaný maximálny výstupný prúd počas niekoľkých cyklov, aby sa vrátilo poklesnuté napätie na jeho prednastavenú hodnotu, ale dodáva sa o niečo príliš veľa a napätie stúpne o niečo vyššie, takže dodávaný prúd sa zníži aby sa dosiahla prednastavená hodnota. 

Toto by sa malo chápať ako opis normálna prechodná odozva. Ak existujú ďalšie faktory a abnormality, okrem toho sú zahrnuté ďalšie javy.

Pri ideálnej prechodovej odozve záťaže existuje odozva na kolísanie záťažového prúdu počas niekoľkých spínacích cyklov (krátky časový úsek) a pokles výstupného napätia (nárast) je udržiavaný na minime a vracia sa do regulácie v minimálnom rozsahu. čas. 

To znamená, že výskyt prechodného napätia, ako sú špičky v grafe, sa vyskytuje v extrémne krátkom čase. Stredový graf je pre čas nárastu/klesania záťažového prúdu 10 µs a graf vpravo je pre 100 µs. Toto sú príklady, v ktorých jemnejšie kolísanie záťažového prúdu vedie k zlepšeniu odozvy s malým kolísaním výstupného napätia. V skutočnosti je však ťažké upraviť prechodové správanie záťažového prúdu v obvode.

Popísali sme charakteristiky prechodovej odozvy napájacieho zdroja, ale možno ich považovať za v podstate rovnaké ako frekvenčné charakteristiky operačného zosilňovača (fázová rezerva a deliaca frekvencia). Ak je frekvenčná charakteristika riadiacej slučky napájacieho zdroja vhodná a stabilná, potom je možné prechodné kolísanie výstupného napätia udržať na minime.

Charakteristiky prechodnej odozvy

5 kľúčových bodov pri hodnotení prechodnej odozvy

Dôležité body, na ktoré treba pamätať pri vyhodnocovaní prechodovej odozvy napájacieho zdroja, sú zhrnuté nižšie.

● Skontrolujte reguláciu a rýchlosť odozvy výstupu na náhle výkyvy záťažového prúdu, napríklad pri prechode z pohotovostného stavu do prebudenia.

● Keď je potrebné upraviť charakteristiku frekvenčnej odozvy, použite na nastavenie kolík ITH.

● Fázovú rezervu a medznú frekvenciu možno odvodiť z pozorovaného tvaru vlny, ale pomocou analyzátora frekvenčnej odozvy (FRA) je pohodlné.

● Zistite, či je odozva odozvou normálnej prevádzky alebo je abnormálna v dôsledku saturácie induktora, funkcie obmedzenia prúdu atď.

● Ak nie je možné získať požadovanú charakteristiku odozvy, je potrebné preskúmať samostatnú metódu riadenia alebo frekvenciu, nastavenie externej konštanty atď.

Ako vyhodnotiť prechodnú odozvu?

Je vysvetlená konkrétna metóda hodnotenia. 

● Pri vykonávaní experimentov sa k výstupu napájacieho obvodu na vyhodnotenie pripojí obvod alebo zariadenie, ktorého záťažový prúd je možné okamžite spínať. Na vyhodnotenie je možné použiť pomocný osciloskop sledovať výstupné napätie a výstupný prúd. 

● Ak má byť potvrdená odozva skutočného zariadenia, napríklad sa vytvorí stav, v ktorom CPU alebo podobne prechádza z pohotovostného stavu do plnej prevádzky a výstup je podobne sledovaný.

Dôležité body pri vykonávaní hodnotení boli opísané vyššie; fázovú rezervu a medznú frekvenciu možno vždy odvodiť z pozorovaného tvaru vlny, ale je to dosť problematické. 

Nedávno sa pomerne rozšírené používanie dostalo meracie zariadenie nazývané analyzátor frekvenčnej odozvy (FRA), ktoré sa dá použiť na meranie fázových rozpätí a frekvenčných charakteristík extrémne jednoduchých napájacích obvodov. Používanie FRA môže byť veľmi efektívne..

Keď v skutočnej praxi neexistuje žiadne vhodné záťažové zariadenie schopné okamžitého zapínania a vypínania veľkým prúdom, ktoré by sa dalo použiť v experimentoch, možno použiť jednoduchý obvod, ako je ten napravo, v ktorom sa spína MOSFET. Samozrejme treba určiť tr a tf.

Príklad úpravy prechodového javu

Niektoré integrované obvody spínacieho regulátora majú kolík na nastavenie charakteristík odozvy; v mnohých prípadoch sa nazýva ITH. V aplikačnom obvode uvedenom v údajovom liste pre IC sú uvedené viac-menej rozumné hodnoty komponentov a konfigurácia kondenzátora a odporu, ktoré sa majú pripojiť k ITH kolíku za týchto podmienok. V podstate sa to berie ako východiskový bod a robia sa úpravy tak, aby vyhovovali požiadavkám kladeným na okruh, ktorý je skutočne vyrobený. Pravdepodobne je najlepšie začať tým, že kondenzátor ponecháte pevný a zmeníte hodnotu odporu.

Nižšie sú uvedené krivky osciloskopu a grafy analýzy frekvenčnej charakteristiky získané pomocou FRA, znázorňujúce spôsob zmeny charakteristiky prechodovej odozvy záťaže BD9A300MUV použitej v týchto príkladoch, keď je kapacita kondenzátora na kolíku ITH pevná a hodnota odporu je upravená.

① R3=9.1 kΩ、C6＝2700 pF (v podstate sa získa vhodná odozva a frekvenčná charakteristika s použitím odporúčaných hodnôt)

② R3=3 kΩ、C6＝2700 pF

※ Po znížení hodnoty odporu R3 sa pásmo zúžilo a odozva na zaťaženie sa zhoršila. Neexistujú žiadne problémy so samotnou prevádzkou, ale existuje príliš veľa fázového rozpätia.

③ R3=27 kΩ、C6＝2700 pF

※ Zvýšením odporu R3 sa pásmo rozšíri a odozva záťaže sa zlepší, ale pri kolísaní napätia nastáva zvonenie (zväčšená časť tvaru vlny).

Fázová rezerva je malá av závislosti od rozptylu sa môže vyskytnúť abnormálna oscilácia.

④ R3=43 kΩ、C6＝2700 pF

※ Keď sa hodnota odporu R3 ďalej zvyšuje, dochádza k abnormálnym osciláciám.

Vyššie uvedené sú príklady nastavenia charakteristiky odozvy pomocou kolíka ITH. V podstate, napäťové prechody, ktoré sa vyskytujú vo výstupnom napätí nie je možné úplne odstrániť, a preto sa vykonajú úpravy tak, aby odozva nespôsobovala problémy pri prevádzke obvodu, ktorý je napájaný prúdom.

často kladené otázky

1. Otázka: Aká je výhoda spínacieho regulátora? 

Odpoveď: Spínacie regulátory sú účinné, pretože sériové prvky sú buď úplne zapnuté alebo vypnuté, takže takmer nerozptyľujú energiu. Na rozdiel od lineárnych regulátorov môžu spínacie regulátory produkovať výstupné napätie vyššie ako vstupné napätie alebo opačnú polaritu.

2. Otázka: Aké sú tri typy spínacích regulátorov? 

A: Spínacie regulátory sú rozdelené do troch typov: stupňovité, znižovacie a invertorové regulátory.

3. Otázka: Kde sa používajú spínacie regulátory? 

A: Spínacie regulátory sa používajú na prepäťová ochrana, prenosné telefóny, platformy videohier, roboty, digitálne fotoaparáty a počítače. Spínacie regulátory sú zložité obvody, takže nie sú veľmi obľúbené u amatérov.

4. Otázka: Ako si vyberiem spínací regulátor?

Odpoveď: Faktory, ktoré treba zvážiť pri výbere spínacieho regulátora:

● Rozsah vstupného napätia. Toto sa týka povoleného rozsahu vstupného napätia podporovaného integrovaným obvodom.

● Rozsah výstupného napätia. Spínacie regulátory majú zvyčajne variabilné výstupy

● Výstupný prúd

● Rozsah prevádzkových teplôt

● Hluk

● Efektívnosť

● Regulácia záťaže

● Balenie a rozmery.

záver

V tomto diele poznáme definíciu prechodovej odozvy záťaže, ako ju merať a naučíme sa skutočný príklad. Táto zručnosť vám môže účinne pomôcť odhaliť problémy so stabilitou záťaže, ako je spínací regulátor, a vyhnúť sa bezpečnostným rizikám obvodu. Skúste teraz zmerať prechodnú odozvu! Chcete viac o meraní prechodovej odozvy? Zanechajte svoje komentáre nižšie a povedzte nám svoje nápady! Ak si myslíte, že toto zdieľanie je pre vás užitočné, nezabudnite zdieľať túto stránku!

Prečítajte si tiež

● Ako obvody páčidla pre prepätie tyristora SCR chránia napájacie zdroje pred prepätím?

● Dokonalý sprievodca Zenerovými diódami v roku 2021

● Kompletný sprievodca regulátorom LDO v roku 2021

● Veci, ktoré by ste si nemali nechať ujsť o Facebooku Meta a Metaverse

Zanechajte správu 

zoznam správ