Kako izmeriti prehodni odziv preklopnega regulatorja?

Da bi razumeli stabilnost preklopnega regulatorja, moramo pogosto izmeriti njegov prehodni odziv obremenitve. Zato je učenje merjenja prehodnega odziva bistveno za inženirje na področju elektronike. 

V tem deležu bi razložili definicijo prehodnega odziva obremenitve, glavne ključne točke pri meritvi, kako meriti prehodni odziv s FRA ter dejanski primer merjenja in prilagajanja prehodnega odziva obremenitve preklopnega regulatorja. Če vam ni jasno, kako izmeriti prehodni odziv, lahko metodo spoznate s to skupno rabo. Nadaljujmo z branjem!

Skupna raba je skrbna!

vsebina

● Kaj je prehodni odziv obremenitve?

● 5 ključnih točk pri ocenjevanju prehodnega odziva

● Kako oceniti prehodni odziv?

● Primer prilagajanja prehodnega odziva

● FAQ

● zaključek

Kaj je prehodni odziv obremenitve?

Prehodni odziv obremenitve je značilnost odziva na nenadno nihanje obremenitve, to je čas, dokler se izhodna napetost vrne na prednastavljeno vrednost, potem ko je padla ali narasla, in valovna oblika izhodne napetosti. Je bistven parameter, ker se nanaša na stabilnost izhodne napetosti glede na obremenitveni tok.

V nasprotju z regulacijo obremenitve je, tako kot ime nakazuje značilnost prehodnega stanja. Dejanski pojavi so razloženi s pomočjo naslednjih grafov.

Pri grafu je treba opozoriti na nekaj točk:

● V valovnih oblikah grafa na levi se obremenitveni tok (spodnja valovna oblika) hitro dvigne od nič, s časom vzpona (tr) 1 µsec. 

● Po drugi strani pa izhodna napetost (zgornja valovna oblika) za trenutek pade in nato hitro naraste, rahlo preseže napetost v stabilnem stanju, nato pa spet pade v stabilno stanje. 

● Ko obremenitveni tok nenadoma pade, vidimo, da pride do nasprotne reakcije.

Da stvari razložim na nekoliko manj formalen način:

● Ko se obremenitev poveča, je nenadoma potreben večji tok, izhodni tok pa ni dovolj hiter, zato napetost pade. 

● Pri tej operaciji se maksimalni izhodni tok dovaja za več ciklov, da se padla napetost vrne na prednastavljeno vrednost, vendar se dovaja malo preveč in napetost naraste nekoliko višje, zato se dovedeni tok zniža. tako da je dosežena prednastavljena vrednost. 

To je treba razumeti kot opis normalen prehodni odziv. Kadar obstajajo drugi dejavniki in nenormalnosti, so poleg tega vključeni tudi drugi pojavi.

V idealnem prehodnem odzivu obremenitve obstaja odziv na nihanje toka obremenitve v nekaj preklopnih ciklih (kratko časovno obdobje), padec izhodne napetosti (povečanje) pa je minimalen in se vrne v regulacijo v minimalni količini čas. 

To pomeni, da se pojav prehodne napetosti, kot so konice v grafu, zgodi v izjemno kratkem času. Osrednji graf je za čas naraščanja/spadanja toka obremenitve 10 µsec, graf na desni pa za 100 µsek. To so primeri, pri katerih bolj nežna nihanja obremenitvenega toka povzročijo izboljšano sledenje odzivnosti z majhnim nihanjem izhodne napetosti. Vendar pa je v resnici težko prilagoditi prehodno obnašanje obremenitvenega toka v vezju.

Opisali smo prehodne odzivne karakteristike napajalnika, vendar jih lahko v osnovi predstavljamo kot frekvenčne karakteristike operacijskega ojačevalnika (fazni rob in frekvenca križanja). Če je frekvenčna značilnost krmilne zanke napajanja ustrezna in stabilna, je mogoče prehodna nihanja izhodne napetosti zmanjšati na minimum.

Značilnosti prehodnega odziva

5 ključnih točk pri ocenjevanju prehodnega odziva

Spodaj so povzete pomembne točke, ki si jih je treba zapomniti pri ocenjevanju prehodnega odziva napajalnika.

● Preverite regulacijo in hitrost odziva izhoda na nenadna nihanja obremenitvenega toka, na primer pri prehodu v prebujanje iz stanja pripravljenosti.

● Ko je treba prilagoditi frekvenčni odziv, za nastavitev uporabite zatič ITH.

● Fazni rob in frekvenco križanja je mogoče sklepati iz opazovane valovne oblike, vendar z uporabo frekvenčnega analizatorja (FRA) je priročno.

● Ugotovite, ali je odziv odziv normalnega delovanja ali je nenormalen zaradi nasičenosti induktorja, funkcije za omejevanje toka itd.

● Kadar zahtevane odzivne karakteristike ni mogoče doseči, je treba preučiti ločeno krmilno metodo ali frekvenco, nastavitev zunanje konstante itd.

Kako oceniti prehodni odziv?

Pojasnjena je posebna metoda ocenjevanja. 

● Ko se izvajajo poskusi, se vezje ali naprava, katere obremenitveni tok je mogoče takoj preklopiti, priključi na izhod napajalnega vezja za oceno, in lahko uporabite koristen osciloskop za oceno opazovati izhodno napetost in izhodni tok. 

● Če je treba potrditi odziv dejanske opreme, se na primer ustvari stanje, v katerem CPE ali podobno preide iz stanja pripravljenosti v polno delovanje, izhod pa se podobno opazuje.

Pomembne točke pri izvajanju ocenjevanja so bile opisane zgoraj; fazni rob in frekvenco križanja je vedno mogoče sklepati iz opazovane valovne oblike, vendar je to precej težavno. 

V zadnjem času je zelo razširjena merilna naprava, imenovana analizator frekvenčnega odziva (FRA), ki se lahko uporablja za merjenje faznih robov in frekvenčnih značilnosti izjemno preprostih napajalnih vezij. Uporaba FRA je lahko zelo učinkovita.。

Kadar v dejanski praksi ni ustrezne obremenitvene naprave, ki bi bila sposobna trenutnega vklopa in izklopa velikega toka, ki bi jo lahko uporabili v poskusih, se lahko uporabi preprosto vezje, kot je tisto na desni, v katerem se preklopi MOSFET. Seveda je treba določiti tr in tf.

Primer prilagajanja prehoda

Nekatere IC preklopnega regulatorja imajo zatič za nastavitev odzivnih lastnosti; v mnogih primerih se imenuje ITH. V aplikacijskem vezju, navedenem na podatkovnem listu za IC, so predstavljene bolj ali manj razumne vrednosti komponent in konfiguracija za kondenzator in upor, ki se pod temi pogoji priključita na zatič ITH. V bistvu se to vzame kot izhodišče in prilagoditve so narejene tako, da se izpolnijo zahteve vezja, ki je dejansko izdelano. Verjetno je najbolje začeti tako, da držite kondenzator fiksno in spreminjate vrednost upora.

Spodaj so valovne oblike osciloskopa in grafi analize frekvenčnih karakteristik, dobljeni z uporabo FRA, ki prikazujejo način spremembe karakteristike prehodnega odziva obremenitve za BD9A300MUV, uporabljene v teh primerih, ko je kapacitivnost kondenzatorja na zatiču ITH fiksna in vrednost upora je Prilagojen.

① R3=9.1 kΩ、C6＝2700 pF (V bistvu se s priporočenimi vrednostmi doseže ustrezen odziv in frekvenčna karakteristika)

② R3=3 kΩ、C6＝2700 pF

※ Po znižanju vrednosti upora R3 se je pas zožil, odziv na obremenitev pa se je poslabšal. S samim delovanjem ni težav, je pa prevelika fazna meja.

③ R3=27 kΩ、C6＝2700 pF

※ Z zvišanjem upora R3 se pas razširi in odzivnost na obremenitev se izboljša, vendar se pri nihanju napetosti pojavi zvonjenje (povečan odsek valovne oblike).

Fazni rob je majhen in glede na razpršenost lahko pride do nenormalnega nihanja.

④ R3=43 kΩ、C6＝2700 pF

※ Ko se vrednost upora R3 še poveča, pride do nenormalnega nihanja.

Zgoraj so primeri prilagajanja odzivne karakteristike z uporabo zatiča ITH. V bistvu, napetostni prehodi, ki se pojavijo v izhodni napetosti ni mogoče popolnoma odpraviti, zato se prilagoditve izvedejo tako, da odziv ne povzroča težav pri delovanju vezja, ki se napaja s tokom.

Pogosto zastavljena vprašanja

1. V: Kakšna je prednost preklopnega regulatorja? 

O: Preklopni regulatorji so učinkoviti, ker so serijski elementi bodisi popolnoma vklopljeni ali izklopljeni, tako da skoraj ne razpršijo moči. Za razliko od linearnih regulatorjev lahko preklopni regulatorji proizvedejo izhodno napetost, višjo od vhodne napetosti ali nasprotne polarnosti.

2. V: Katere so tri vrste preklopnih regulatorjev? 

O: Preklopni regulatorji so razdeljeni na tri vrste: povišajoči, stopenjski in inverterski regulatorji.

3. V: Kje se uporabljajo stikalni regulatorji? 

O: Preklopni regulatorji se uporabljajo za prenapetostna zaščita, prenosni telefoni, platforme za video igre, roboti, digitalni fotoaparati in računalniki. Preklopni regulatorji so zapletena vezja, zato niso zelo priljubljeni pri amaterjih.

4. V: Kako izberem preklopni regulator?

O: Dejavniki, ki jih je treba upoštevati pri izbiri preklopnega regulatorja:

● Razpon vhodne napetosti. To se nanaša na dovoljeno območje vhodne napetosti, ki ga podpira IC.

● Razpon izhodne napetosti. Preklopni regulatorji imajo običajno spremenljive izhode

● Izhodni tok

● Območje delovne temperature

● Hrup

● Učinkovitost

● Regulacija obremenitve

● Embalaža in dimenzije.

zaključek

V tem deležu poznamo definicijo prehodnega odziva obremenitve, kako ga izmerimo in se naučimo dejanskega primera. Ta veščina vam lahko učinkovito pomaga odkriti težave s stabilnostjo bremena, kot je preklopni regulator, in se izogniti tveganjem za varnost vezja. Poskusite izmeriti prehodni odziv zdaj! Želite več o meritvi prehodnega odziva? Pustite svoje komentarje spodaj in nam povejte svoje ideje! Če menite, da je ta skupna raba koristna za vas, ne pozabite deliti te strani!

Tudi Read

● Kako SCR tiristorska prenapetostna vezja loma ščitijo napajalnike pred prenapetostjo?

● Popoln vodnik po Zener diodah v letu 2021

● Popoln vodnik po regulatorju LDO v letu 2021

● Stvari, ki jih o Facebooku Meta in Metaverse ne smete zamuditi

Pustite sporočilo 

Seznam sporočilo