Kaj je prehodni odziv?

Idealen pretvornik moči mora vzdrževati stabilno izhodno napetost, ne glede na to, kako se obremenitev spreminja. Vendar pa bo v aplikacijah korak izhodne obremenitve vplival na izhodno napetost. Na primer, količina spremembe izhodne napetosti, izmerjena za različne obremenitve v ustaljenem stanju, je regulacija obremenitve. Ko se obremenitev spremeni v prehodnem stanju, je treba upoštevati prekoračitev, prenizko vrednost in čas obnovitve izhodne napetosti. Vsi ti trije kazalniki so odvisni od kompenzacijskega sistema pretvornika. Ta članek bo predstavil proces nastanka prehodnega odziva in dejavnike, ki vplivajo na prehodni odziv, ter opazoval spremembe izhodne napetosti v različnih pogojih z dejanskim merjenjem valovne oblike ter podal predloge za izboljšave.

1. Prehodni odziv

Ko se obremenitev takoj spremeni, bo izhodna napetost povzročila reakcijo. Z drugimi besedami, proces vračanja na nastavljeno vrednost po dvigu ali padcu izhodne napetosti, ki se imenuje prehodni odziv.

Naslednji je pretvornik moči, ki se uporablja za analizo, kako se pojavi prehodni odziv. Slika 1 je shematski diagram vezja pretvornika moči. Na sliki 2 je prikazan postopek, ko hkrati reagirata izhodna napetost in tok induktorja, ko obremenitveni tok od lahkega do težkega. Pri trenutnih spremembah kapacitivnosti ni mogoče obravnavati kot idealnega kondenzatorja, zato je treba upoštevati parazitske elemente, vključno z enakovredno zaporedno upornostjo (ESR) in enakovredno zaporedno induktivnostjo (ESL).

Ko se stopnja obremenitve in izhodni tok takoj povečata, se pretvornik ne more odzvati, da bi takoj zagotovil dovolj toka. Tako se izhodni kondenzator izprazni, da nadomesti pomanjkanje izhodnega toka, ESR in ESL izhodnega kondenzatorja pa bosta povzročila, da bo napetost na izhodnem kondenzatorju padla. ESR povzroči padec napetosti in je pozitivno povezan s stopnjo spremembe obremenitve. ESL zmanjša napetost na obeh straneh izhodnega kondenzatorja in povzroči konice. Glede na značilnosti induktivnosti so konice, ki jih ustvari ESL, povezane s prehodnim časom obremenitve. Če hitreje narašča obremenitev, večji so napetostni skoki.

Ko ojačevalnik napak zazna padec napetosti, bo povratni sistem povečal napetost kompenzatorja in povečal čas vklopa stikala Q1. Tako da se tok induktorja dvigne, da zadosti povečanemu toku obremenitve, in kondenzator se začne polniti. Izhodna napetost je stabilna.

Preizkus prehodnega odziva lahko razume stabilnost izhodne napetosti pretvornika. Specifikacije močnostnega pretvornika običajno določajo prehodni odzivni čas in toleranco izhodne napetosti. Med meritvijo mora upoštevati, da bi moral biti prehodni čas obremenitve veliko krajši od prehodnega časa obnovitve obremenitve, obdobje prehodne obremenitve pa mora biti daljše od obnovitvenega časa pretvornika, sicer težave s stabilnostjo ni mogoče prikazati na valovni obliki.

Naslednja slika prikazuje tipično valovno obliko prehodnega odziva. V tem primeru je izhod 12VDC, obremenitev je od 75% do 100% do 75%, največja sprememba napetosti je 100mV, kar je enako 0.8% izhodne napetosti, čas obnovitve pa je 250ms. Proces obnovitve prehodne napetosti je gladka krivulja, ki kaže stabilne značilnosti vezja.

2. Dejavniki vplivajo na prehodni odziv

V splošnem nadzornem sistemu na delovanje prehodnega odziva vpliva več dejavnikov. Prvič, komponente, ki se uporabljajo v celotni zanki, kot so optična sklopka, diode in transformatorji, imajo čas zakasnitve. To pomeni, da bo ob spremembi obremenitve pretvornik začel reagirati po minimalnem času zakasnitve. Ta minimalni zakasnitveni čas ne predstavlja prehodnega odzivnega časa, temveč le majhen del tega.

Glavni dejavniki, ki vplivajo na prehodni odziv, je raven kompenzacije notranjega ojačevalnika napak. Ojačevalnik napak se uporablja za prilagajanje PWM (impulzno širinsko modulacijo), PWM pa modulira vklopni čas tranzistorja, da se odzove na spremembo izhodne napetosti. Pasovna širina krmilne zanke bo vplivala na hitrost prilagajanja. Ko je pasovna širina večja, se lahko prehodna obremenitev hitreje prilagodi.

Na prehodni odziv v zunanjih pogojih vplivata dva dejavnika. Ena je izhodna kapacitivnost. Če je kapacitivnost velika, se lahko znižanje ali prekoračitev izhodne napetosti zmanjša, vendar se bo čas obnovitve povečal. Drugi je obseg spremembe in hitrost spremembe toka obremenitve. Ko obremenitveni tok počasi narašča ali pada, je najvišja vrednost izhodne napetosti majhna. Poleg tega, ko se velikost koraka obremenitve poveča, se bo izhodna napetost močno povečala ali zmanjšala.

3. Valovna oblika

• Različne po kapacitivnosti

Ko je korak obremenitve fiksen (50 % do 100 % obremenitve), je edina sprememba vrednost kapacitivnosti izhodnega kondenzatorja. Iz naslednjih treh valovnih oblik lahko ve, da večja kot je kapacitivnost, manjša je sprememba izhodne napetosti, vendar se bo čas okrevanja povečal.

• Različna velikost koraka obremenitve

Ko je izhodna kapacitivnost fiksna (100uF), je edina razlika velikost spremembe koraka obremenitve. Ko je obremenitveni korak 25 % obremenitve (od 75 % do 100 %), je podnizka izhodna napetost 50 mV, čas obnovitve pa 200 us. Nato sliki 8 in 9 kažeta, da se korak obremenitve poveča na 50 % in 75 % obremenitve, zaradi tega je podnižna napetost večja in čas okrevanja potrebuje daljši.

• Različna hitrost spreminjanja obremenitve

Spodnje slike kažejo, da se različna hitrost spreminjanja obremenitve. Hitreje ko obremenitveni tok narašča ali pade, večji je podniz ali prekoračitev izhodne napetosti. Nasprotno pa počasnejši korak obremenitve povzroči manjšo spremembo izhodne napetosti.

4. Izboljšana metoda

• Dodajte izhodni kondenzator

Da bi dosegli stabilno izhodno napetost, je najlažji način povečal izhodno kapacitivnost, vendar je treba še vedno upoštevati ESR in ESL. Keramični kondenzatorji imajo nizek ESR in so tudi boljša izbira pri zmanjševanju napetostnih prehodov. Na splošno so keramični kondenzatorji nameščeni blizu obremenitvenega konca dejanske aplikacije. Poleg zmanjšanja napetostnih prehodov se izogne ​​tudi nihanjem v krmilni zanki pretvornika. Poleg tega lahko dodate elektrolitski kondenzator blizu izhoda pretvornika. Ko pride do stopnje obremenitve, se bo elektrolitski kondenzator v začetni fazi hitro odzval, tako da se lahko povratno vezje hitreje odzove, kar je koristno pri počasnih odzivnih tokokrogih.

 

• Predlog postavitve

Pri dinamičnih obremenitvah lahko razdalja med pretvornikom in obremenitvijo vpliva na kakovost izhodne moči. Parazitska upornost in induktivnost na poti bosta povzročila padec izhodne napetosti in povzročila slabo regulacijo obremenitve. Zato je treba pretvornik in breme postaviti čim bližje. Za zmanjšanje učinka prehodnega odziva obremenitve se običajno poveča izhodna kapacitivnost, da se zmanjša odziv izhodne napetosti, položaj kondenzatorjev pa je najučinkovitejši v glavni tokovni poti.

5. Povzetek

S tržnim trendom mnogi elektronski izdelki običajno zahtevajo hitrejši in večji tok. Pri izbiri močnostnih pretvornikov so bolj priljubljeni izdelki s stabilno izhodno napetostjo. Preizkus prehodnega odziva lahko razume stabilnost krmilne zanke, regulacijo obremenitve, prehodni obnovitveni čas in zvonjenje. Po razumevanju dejavnikov, ki vplivajo na prehodni odziv, lahko najdemo najprimernejšo metodo izboljšanja za pridobitev stabilnejšega pretvornika moči.

 

 

CTC je profesionalni ponudnik storitev za vrhunske napajalne module (pretvornik AC v DC in DC v DC pretvornik) za kritične aplikacije po vsem svetu že 30 let. Naša temeljna kompetenca je oblikovanje in dobava izdelkov z vodilnimi tehnologijami, konkurenčnimi cenami, izjemno prilagodljivim rokom, globalnimi tehničnimi storitvami in visokokakovostno proizvodnjo (Made In Taiwan).

CTC je edina družba s certifikatom ISO-9001, IATF-16949, ISO22613 (IRIS) in ESD/ANSI-2020. Lahko 100 % zagotovimo, da ne samo izdelek, ampak tudi naš potek dela in storitev ustrezajo sistemu vodenja kakovosti za vsako vrhunsko aplikacijo že od samega začetka. Od zasnove do proizvodnje in tehnične podpore je vsaka podrobnost upravljana po najvišjih standardih.

Pustite sporočilo 

Seznam sporočilo