Soppressione del ripple nell'alimentazione switching
Per cambiare l'ondulazione, devono esistere sia in teoria che in pratica. Di solito ci sono cinque modi per sopprimerlo o ridurlo:
1. Aumentare l'induttanza e il filtro del condensatore di uscita
Secondo la formula dell'alimentazione a commutazione, la fluttuazione di corrente nell'induttore è inversamente proporzionale al valore dell'induttanza e l'ondulazione di uscita è inversamente proporzionale al valore del condensatore di uscita. Pertanto, l'aumento del valore dell'induttore e del valore del condensatore di uscita può ridurre l'ondulazione.
Allo stesso modo, la relazione tra ondulazione di uscita e capacità di uscita: vripple=Imax/(Co×f). Si può vedere che l'aumento del valore del condensatore di uscita può ridurre l'ondulazione.
Di solito, per i condensatori di uscita, vengono utilizzati condensatori elettrolitici in alluminio per ottenere una grande capacità. Tuttavia, i condensatori elettrolitici non sono molto efficaci nella soppressione del rumore ad alta frequenza e l'ESR è relativamente grande, quindi un condensatore ceramico sarà collegato in parallelo accanto ad esso per compensare la mancanza di condensatori elettrolitici in alluminio.
Allo stesso tempo, quando l'alimentatore switching funziona, la tensione Vin sul terminale di ingresso non cambia, ma la corrente cambia con l'interruttore. In questo momento, l'alimentatore di ingresso non fornirà molto bene la corrente, solitamente vicino al terminale di ingresso di corrente (prendere il tipo BucK come esempio, vicino a SWITcH), e collegare un condensatore in parallelo per fornire corrente.
L'effetto del metodo di cui sopra sulla riduzione dell'ondulazione è limitato. A causa delle limitazioni di volume, l'induttanza non sarà troppo grande; se la capacità di uscita aumenta fino a un certo livello, non avrà alcun effetto evidente sulla riduzione dell'ondulazione; l'aumento della frequenza di commutazione aumenterà la perdita di commutazione. Quindi, quando i requisiti sono più severi, questo metodo non è molto buono. Per il principio dell'alimentazione a commutazione, ecc., è possibile fare riferimento a vari manuali di progettazione di alimentatori a commutazione.
2. Filtraggio a due stadi, ovvero aggiunta di uno stadio aggiuntivo del filtro LC
Il filtro LC ha un effetto di soppressione più evidente sull'ondulazione del rumore. In base alla frequenza dell'ondulazione da rimuovere, vengono selezionate un'induttanza e una capacità adeguate per formare un circuito di filtro, che generalmente può ridurre molto bene l'ondulazione.
Se il punto di campionamento viene selezionato prima del filtro LC (Pa), la tensione di uscita diminuirà. Poiché qualsiasi induttore ha una resistenza CC, quando c'è uscita di corrente, ci sarà una caduta di tensione attraverso l'induttore, con conseguente caduta della tensione di uscita dell'alimentatore. E questa caduta di tensione varia con la corrente di uscita.
Il punto di campionamento viene selezionato dopo il filtro LC (Pb), in modo che la tensione di uscita sia la tensione desiderata. Ma questo introduce un'induttanza e un condensatore all'interno del sistema di alimentazione, che possono causare instabilità del sistema. Per quanto riguarda la stabilità del sistema, sono state introdotte molte informazioni, quindi non scriverò in dettaglio qui.
3. Dopo aver commutato l'uscita dell'alimentatore, collegare al filtro LDO
Questo è il modo più efficace per ridurre il ripple e il rumore, la tensione di uscita è costante e non è necessario modificare il sistema di feedback originale, ma è anche il metodo con il costo più elevato e il consumo energetico più elevato. Ogni LDO ha un indicatore: il rapporto di reiezione del rumore. è una curva frequenza-dB.
Per ridurre l'ondulazione. Anche il layout PCB dell'alimentatore switching è molto critico, il che è un problema molto difficile. Ci sono ingegneri PCB di alimentazione a commutazione dedicati. Per il rumore ad alta frequenza, a causa dell'alta frequenza e della grande ampiezza, sebbene il filtraggio post-stadio abbia un certo effetto, l'effetto non è evidente. C'è una ricerca speciale in quest'area e il modo più semplice è collegare la capacità C o RC o l'induttanza in serie sul diodo.
4. Collegare il condensatore C o RC sul diodo
Quando un diodo viene acceso e spento ad alta velocità, è necessario considerare i parametri parassiti. Durante il periodo di recupero inverso del diodo, l'induttanza equivalente e la capacità equivalente diventano un oscillatore RC, generando oscillazioni ad alta frequenza. Per sopprimere questa oscillazione ad alta frequenza, è necessario collegare in parallelo attraverso il diodo una rete snubber di condensatori C o RC. La resistenza è generalmente 10Ω-100Ω e la capacità è 4.7pF-2.2nF.
Il valore del condensatore C o RC collegato in parallelo al diodo può essere determinato solo attraverso tentativi ed errori. Se non è selezionato correttamente, causerà oscillazioni più gravi.
Se i requisiti per il rumore ad alta frequenza sono severi, è possibile utilizzare la tecnologia di commutazione morbida. Ci sono molti libri dedicati al soft switching.
5. Il diodo è seguito da un induttore (filtro EMI)
Questo è anche un metodo comunemente usato per sopprimere il rumore ad alta frequenza. Mirando alla frequenza di generazione del rumore, la selezione dell'elemento di induttanza appropriato può anche sopprimere efficacemente il rumore. Va notato che la corrente nominale dell'induttore dovrebbe soddisfare i requisiti effettivi. Il metodo relativamente semplice non verrà spiegato in dettaglio.
