Cum se rezolvă zgomotul de comutare a sursei de alimentare
Oprire, dimensiuni mici, costuri reduse și eficiență ridicată îl fac o valoare excelentă.
Cu toate acestea, cel mai mare dezavantaj al său este zgomotul ridicat de ieșire din cauza tranzitorilor mari de comutare. Acest neajuns este cel care le împiedică să fie utilizate în circuite analogice de înaltă performanță alimentate în principal de regulatoare liniare.
Cu toate acestea, s-a dovedit că, în multe aplicații, un convertor de comutare filtrat corespunzător poate înlocui un regulator liniar pentru a genera o sursă de alimentare cu zgomot redus.
Prin urmare, este necesar să se proiecteze un filtru în mai multe etape optimizat și amortizat pentru a elimina zgomotul de ieșire al convertorului de putere de comutare.
Exemplul de circuit din acest articol va folosi un convertor boost, dar rezultatele pot fi aplicate direct oricărui convertor DC-DC. Figura 1 prezintă formele de undă de bază ale unui convertor boost în modul de curent constant (CCM).
Figura 1. Formele de undă de bază ale tensiunii și curentului unui convertizor Boost
Filtrul de ieșire este important pentru o topologie de creștere sau orice altă topologie cu modul de curent discontinuu, din cauza timpilor de creștere și scădere rapidi ai curentului în comutatorul B. Acest lucru are ca rezultat o inductanță parazită în comutatoarele de excitație, configurația și condensatorii de ieșire. Rezultatul este că, în utilizare reală, forma de undă de ieșire arată mai mult ca Figura 2 decât Figura 1, chiar și cu un aspect bun și condensatori ceramici de ieșire.
2. Forme de undă măsurate tipice ale unui convertor boost în DCM
Ondularea de comutare (frecvența de comutare) din cauza modificărilor încărcăturii condensatorului este foarte mică în comparație cu sunetul neatenuat al comutatorului de ieșire, denumit în continuare zgomot de ieșire. În mod obișnuit, acest zgomot de ieșire variază de la 10 MHz la peste 100 MHz, mult peste frecvența de auto-rezonanță a majorității condensatoarelor ceramice de ieșire. Prin urmare, adăugarea unei capacități suplimentare nu face prea mult pentru atenuarea zgomotului.
Există, de asemenea, multe tipuri de filtre potrivite pentru filtrarea acestei ieșiri. Vom explica fiecare filtru și vom oferi un design pas cu pas.
Formulele din această lucrare nu sunt riguroase, iar unele presupuneri rezonabile sunt făcute pentru a simplifica într-o anumită măsură aceste formule. Unele iterații sunt încă necesare, deoarece fiecare componentă afectează valorile celorlalte componente.
Instrumentul de proiectare ADIsimPower evită această problemă utilizând o formulă de liniarizare a valorilor componentelor (cum ar fi costul sau dimensiunea) pentru a optimiza înainte de a selecta efectiv componentele și apoi optimizează rezultatul după selectarea componentelor reale dintr-o bază de date de mii de dispozitive. Dar acest nivel de complexitate este inutil atunci când începeți cu un design. Folosind calculele furnizate, folosind un simulator SIMPLIS - cum ar fi ADIsimPE™ gratuit - sau petrecând ceva timp la banca de laborator, puteți ajunge la un design satisfăcător cu un efort minim.
