Kuinka ratkaista kytkentävirtalähteen melu
Virta pois päältä, pieni koko, alhaiset kustannukset ja korkea hyötysuhde tekevät siitä suuren arvon.
Sen suurin haittapuoli on kuitenkin suuri lähtökohina korkeista kytkentätransienteista johtuen. Tämä puute estää niitä käyttämästä korkean suorituskyvyn analogisissa piireissä, jotka saavat virtaa pääasiassa lineaarisista säätimistä.
On kuitenkin todistettu, että monissa sovelluksissa oikein suodatettu kytkentämuunnin voi korvata lineaarisen säätimen tuottaen hiljaisen teholähteen.
Siksi on tarpeen suunnitella optimoitu ja vaimennettu monivaiheinen suodatin kytkentätehomuuntimen lähtökohinan eliminoimiseksi.
Tämän artikkelin esimerkkipiirissä käytetään tehostusmuunninta, mutta tuloksia voidaan soveltaa suoraan mihin tahansa DC-DC-muuntimeen. Kuva 1 esittää tehostusmuuntimen perusaaltomuodot vakiovirtatilassa (CCM).
Kuva 1. Tehostusmuuntimen perusjännite- ja virtaaaltomuodot
Lähtösuodatin on tärkeä tehostustopologiassa tai missä tahansa muussa epäjatkuvan virran tilassa topologiassa kytkimen B virran nopeiden nousu- ja laskuaikojen vuoksi. Tämä johtaa loisinduktanssiin herätekytkimissä, asettelussa ja lähtökondensaattoreissa. Tuloksena on, että todellisessa käytössä lähtöaaltomuoto näyttää enemmän kuvalta 2 kuin kuvalta 1, vaikka layout ja keraamiset lähtökondensaattorit olisivatkin hyvät.
2. DCM:n tehostusmuuntimen tyypilliset mitatut aaltomuodot
Kondensaattorin varauksen muutoksista johtuva kytkentäaalto (kytkentätaajuus) on hyvin pieni verrattuna lähtökytkimen vaimentamattomaan soittoon, jota kutsutaan tästä eteenpäin lähtökohinaksi. Tyypillisesti tämä lähtökohina vaihtelee 10 MHz:stä yli 100 MHz:iin, mikä ylittää useimpien keraamisten lähtökondensaattorien omaresonanssitaajuuden. Siksi ylimääräisen kapasitanssin lisääminen ei vaikuta paljoakaan kohinan vaimentamiseen.
Tämän lähdön suodattamiseen soveltuvia suodattimia on myös monenlaisia. Selitämme jokaisen suodattimen ja annamme suunnittelun vaihe vaiheelta.
Tämän artikkelin kaavat eivät ole tiukkoja, ja joitakin järkeviä oletuksia tehdään näiden kaavojen yksinkertaistamiseksi jossain määrin. Jotkut iteraatiot ovat edelleen tarpeen, koska jokainen komponentti vaikuttaa muiden komponenttien arvoihin.
ADIsimPower-suunnittelutyökalu välttää tämän ongelman käyttämällä linearisointikaavaa komponenttiarvoille (kuten hinta tai koko) optimointiin ennen komponenttien varsinaista valintaa ja sitten optimoidaan tuloste, kun todelliset komponentit on valittu tuhansien laitteiden tietokannasta. Mutta tämä monimutkaisuus on tarpeetonta suunnittelua aloitettaessa. Käyttämällä toimitettuja laskelmia, käyttämällä SIMPLIS-simulaattoria – kuten ilmaista ADIsimPE™:tä – tai viettämällä aikaa laboratoriopenkillä, voit saavuttaa tyydyttävän suunnittelun pienellä vaivalla.
