Kas yra trumpalaikis atsakas?

Idealus galios keitiklis turi išlaikyti stabilią išėjimo įtampą, nesvarbu, kaip keičiasi apkrova. Tačiau programose išėjimo apkrovos žingsnis turės įtakos išėjimo įtampai. Pavyzdžiui, išėjimo įtampos pokyčio dydis, išmatuotas esant skirtingoms apkrovoms pastovioje būsenoje, yra apkrovos reguliavimas. Kai apkrova kinta pereinamojo laikotarpio būsenoje, būtina atsižvelgti į išėjimo įtampos viršijimą, nepakankamumą ir atkūrimo laiką. Visi šie trys rodikliai priklauso nuo keitiklio kompensavimo sistemos. Šiame straipsnyje bus pristatytas trumpalaikio atsako atsiradimo procesas ir veiksniai, turintys įtakos trumpalaikei reakcijai, stebimi išėjimo įtampos pokyčiai skirtingomis sąlygomis atliekant faktinį bangos formos matavimą ir pateikiami tobulinimo pasiūlymai.

1. Trumpalaikis atsakas

Kai apkrova pasikeičia akimirksniu, išėjimo įtampa sukels reakciją. Kitaip tariant, grįžimo prie nustatytos vertės procesas, kai išėjimo įtampa pakyla arba sumažėja, vadinamas trumpalaikiu atsaku.

Toliau pateikiamas galios keitiklis, naudojamas analizuoti, kaip vyksta trumpalaikis atsakas. 1 paveiksle parodyta galios keitiklio schema. Ir 2 paveiksle parodytas procesas, kai apkrovos srovė nuo lengvos iki sunkios, išėjimo įtampa ir induktoriaus srovė reaguoja tuo pačiu metu. Pagal dabartinius pokyčius talpa negali būti laikoma idealiu kondensatoriumi, todėl reikia atsižvelgti į parazitinius elementus, įskaitant lygiavertę serijinę varžą (ESR) ir lygiavertę serijinę induktyvumą (ESL).

Kai apkrovos žingsnis ir išėjimo srovė padidėja akimirksniu, keitiklis negali reaguoti ir iš karto suteikti pakankamai srovės. Taigi išėjimo kondensatorius išsikrauna, kad kompensuotų išėjimo srovės trūkumą, o išėjimo kondensatoriaus ESR ir ESL sumažins įtampą išėjimo kondensatoriuje. ESR sukelia įtampos kritimą ir yra teigiamai koreliuojamas su apkrovos pokyčio laipsniu. ESL sumažina įtampą abiejose išėjimo kondensatoriaus pusėse ir sukuria šuolius. Pagal induktyvumo charakteristikas ESL generuojami spygliai yra susiję su apkrovos pereinamuoju laiku. Jei apkrova didėja greičiau, susidaro didesni įtampos šuoliai.

Kai klaidos stiprintuvas aptinka įtampos kritimą, grįžtamojo ryšio sistema padidins kompensatoriaus įtampą ir padidins jungiklio Q1 įjungimo laiką. Kad induktoriaus srovė padidėtų, kad atitiktų padidėjusią apkrovos srovę, o kondensatorius pradeda krauti. Išėjimo įtampa yra stabili.

Pereinamojo atsako bandymas gali suprasti keitiklio išėjimo įtampos stabilumą. Galios keitiklio specifikacijose paprastai yra apibrėžtas pereinamasis atsako laikas ir išėjimo įtampos tolerancija. Matuojant reikia atkreipti dėmesį į tai, kad apkrovos pereinamojo laikotarpio laikas turi būti daug trumpesnis nei pereinamojo laikotarpio atkūrimo laikas, o apkrovos pereinamojo laikotarpio laikotarpis turi būti didesnis nei keitiklio atsistatymo laikas, kitaip stabilumo problema negali būti rodoma bangos formoje.

Toliau pateiktame paveikslėlyje parodyta tipinė trumpalaikio atsako bangos forma. Šiuo atveju išėjimas yra 12 VDC, apkrova nuo 75% iki 100% iki 75%, maksimalus įtampos pokytis yra 100 mV, tai atitinka 0.8% išėjimo įtampos, o atkūrimo laikas yra 250 ms. Įtampos pereinamojo laikotarpio atkūrimo procesas yra sklandi kreivė, rodanti stabilias grandinės charakteristikas.

2. Veiksniai įtakoja trumpalaikį atsaką

Bendroje valdymo sistemoje pereinamojo atsako veikimui įtakos turi keli veiksniai. Visų pirma, visoje kilpoje naudojami komponentai, tokie kaip optinė jungtis, diodai ir transformatoriai, turi uždelsimo laiką. Tai reiškia, kad pasikeitus apkrovai, keitiklis pradės reaguoti po minimalaus uždelsimo laiko. Šis minimalus delsos laikas neatspindi pereinamojo atsako laiko, o tik nedidelę jo dalį.

Pagrindiniai veiksniai, turintys įtakos trumpalaikiam atsakui, pavyzdžiui, vidinės klaidos stiprintuvo kompensavimo lygis. Klaidos stiprintuvas naudojamas PWM (impulso pločio moduliacijai) reguliuoti, o PWM moduliuoja tranzistoriaus įjungimo laiką, kad reaguotų į išėjimo įtampos pokyčius. O valdymo kilpos pralaidumas turės įtakos reguliavimo greičiui. Kai pralaidumas didesnis, pereinamoji apkrova gali prisitaikyti greičiau.

Laikinam atsakui išorinėmis sąlygomis įtakos turi du veiksniai. Vienas iš jų yra išėjimo talpa. Jei talpa yra didelė, išėjimo įtampos nukrypimas arba viršijimas gali sumažėti, tačiau pailgės atkūrimo laikas. Antrasis yra apkrovos srovės pokyčio dydis ir kitimo greitis. Kai apkrovos srovė lėtai kyla arba krinta, didžiausia išėjimo įtampos vertė yra maža. Be to, padidėjus apkrovos žingsnio dydžiui, išėjimo įtampa smarkiai pakils arba sumažės.

3. Bangos forma

• Skirtingos talpos

Kai apkrovos žingsnis yra fiksuotas (nuo 50% iki 100% apkrova), vienintelis pokytis yra išėjimo kondensatoriaus talpos vertė. Iš šių trijų bangų formų jis gali žinoti, kad kuo didesnė talpa, tuo mažesnė išėjimo įtampos svyravimai, tačiau pailgės atkūrimo laikas.

• Skirtingas apkrovos žingsnio dydis

Kai išėjimo talpa yra fiksuota (100uF), vienintelis skirtumas yra apkrovos žingsnio pokyčio dydis. Kai apkrovos žingsnis yra 25% apkrova (nuo 75% iki 100%), išėjimo įtampos žema yra 50 mV, o atkūrimo laikas yra 200 us. Tada 8 ir 9 paveikslai rodo, kad apkrovos žingsnis padidėja iki 50% ir 75% apkrovos, todėl mažesnė įtampa yra didesnė, o atkūrimo laikas yra ilgesnis.

• Skirtingas apkrovos kitimo greitis

Toliau pateikti paveikslai rodo, kad skiriasi apkrovos greitis. Kuo greičiau pakyla arba krinta apkrovos srovė, tuo didesnė išėjimo įtampos nukrypimas arba viršijimas. Priešingai, lėtesnė apkrova lemia mažesnį išėjimo įtampos pokytį.

4. Patobulintas metodas

• Pridėkite išvesties kondensatorių

Norint pasiekti stabilią išėjimo įtampą, lengviausias būdas padidinti išėjimo talpą, tačiau vis tiek reikia atsižvelgti į ESR ir ESL. Keraminiai kondensatoriai turi mažą ESR ir yra geresnis pasirinkimas mažinant įtampos pereinamuosius periodus. Paprastai keraminiai kondensatoriai yra arti apkrovos galo. Jis ne tik sumažina įtampos pereinamuosius pokyčius, bet ir leidžia išvengti keitiklio valdymo kilpos virpesių. Be to, šalia keitiklio išvesties galite pridėti elektrolitinį kondensatorių. Kai yra apkrovos pakopa, elektrolitinis kondensatorius pradiniame etape greitai reaguos, kad grįžtamojo ryšio grandinė galėtų reaguoti greičiau, o tai naudinga lėto grįžtamojo ryšio grandinėse.

 

• Išdėstymo pasiūlymas

Esant dinaminėms apkrovoms, atstumas tarp keitiklio ir apkrovos gali turėti įtakos išėjimo galios kokybei. O parazitinis pasipriešinimas ir induktyvumas kelyje sukels išėjimo įtampos kritimą ir prastą apkrovos reguliavimą. Taigi keitiklis ir apkrova turi būti išdėstyti kuo arčiau. Siekiant sumažinti apkrovos pereinamojo atsako poveikį, paprastai padidinama išėjimo talpa, kad sumažėtų išėjimo įtampos atsakas, o kondensatorių padėtis yra efektyviausia pagrindinėje srovės kelyje.

5. Santrauka

Atsižvelgiant į rinkos tendencijas, daugeliui elektroninių gaminių reikia greitesnės ir didesnės srovės. Galios keitiklių pasirinkime populiaresni gaminiai su stabilia išėjimo įtampa. Pereinamojo atsako bandymas gali suprasti valdymo kilpos stabilumą, apkrovos reguliavimą, trumpalaikį atkūrimo laiką ir skambėjimą. Suvokus veiksnius, turinčius įtakos trumpalaikiam atsakui, galima rasti tinkamiausią tobulinimo būdą, kaip gauti stabilesnį galios keitiklį.

 

 

CTC yra profesionalus aukščiausios klasės maitinimo modulių (kintamosios srovės į nuolatinės srovės keitiklis ir nuolatinės srovės į nuolatinės srovės keitiklis) paslaugų teikėjas, skirtas svarbiausioms programoms visame pasaulyje jau 30 metų. Mūsų pagrindinė kompetencija yra kurti ir pristatyti produktus naudojant pažangiausias technologijas, konkurencingas kainas, ypač lankstų pristatymo laiką, pasaulines technines paslaugas ir aukštos kokybės gamybą (Made In Taiwan).

CTC yra vienintelė korporacija, sertifikuota pagal ISO-9001, IATF-16949, ISO22613(IRIS) ir ESD/ANSI-2020. Galime 100% užtikrinti ne tik gaminį, bet ir savo darbo eigą bei paslaugas, kad kokybės valdymo sistema atitiktų kiekvieną aukščiausios klasės programą nuo pat pradžių. Nuo projektavimo iki gamybos ir techninės pagalbos, kiekviena detalė yra valdoma pagal aukščiausius standartus.

Palik žinutę 

Žinučių sąrašas