Що таке перехідна реакція?

Ідеальний перетворювач живлення повинен підтримувати стабільну вихідну напругу, незалежно від того, як змінюється навантаження. Однак у програмах крок вихідного навантаження буде впливати на вихідну напругу. Наприклад, величина зміни вихідної напруги, виміряна для різних навантажень у стаціонарному режимі, є регулюванням навантаження. Коли навантаження змінюється в перехідному стані, необхідно враховувати перевищення, заниження та час відновлення вихідної напруги. Усі ці три показники залежать від системи компенсації перетворювача. У цій статті буде ознайомлено з процесом виникнення перехідної характеристики та факторами, які впливають на перехідну характеристику, і будемо спостерігати за змінами вихідної напруги в різних умовах за допомогою фактичного вимірювання форми сигналу, а також надамо пропозиції щодо покращення.

1. Перехідна реакція

Коли навантаження змінюється миттєво, вихідна напруга викличе реакцію. Іншими словами, процес повернення до встановленого значення після підвищення або зниження вихідної напруги, який називається перехідною характеристикою.

Нижче наведено перетворювач живлення, який використовується для аналізу того, як відбувається перехідна характеристика. На малюнку 1 представлена ​​принципова принципова схема перетворювача живлення. А на малюнку 2 показано процес, коли струм навантаження від легкого до великого, вихідна напруга та струм індуктивності реагують одночасно. За поточних змін ємність не може розглядатися як ідеальний конденсатор, тому слід враховувати паразитні елементи, включаючи еквівалентний послідовний опір (ESR) та еквівалентну послідовну індуктивність (ESL).

Коли крок навантаження та вихідний струм миттєво збільшуються, перетворювач не може негайно реагувати, щоб забезпечити достатній струм. Таким чином, вихідний конденсатор розряджається, щоб компенсувати недолік вихідного струму, а ESR і ESL вихідного конденсатора призведуть до падіння напруги на вихідному конденсаторі. ШОЕ викликає падіння напруги і позитивно корелює зі ступенем зміни навантаження. ESL зменшує напругу з обох боків вихідного конденсатора і створює стрибки. Відповідно до характеристик індуктивності, стрибки, що генеруються ESL, пов’язані з часом перехідного процесу навантаження. Якщо чим швидше зростає навантаження, тим більші скачки напруги утворюються.

При виявленні падіння напруги підсилювачем помилки система зворотного зв’язку підвищить напругу компенсатора і збільшить час включення вимикача Q1. Таким чином, струм індуктивності зростає, щоб відповідати збільшеному струму навантаження, і конденсатор починає заряджатися. Вихідна напруга має тенденцію до стабільної.

Тест на перехідну характеристику може зрозуміти стабільність вихідної напруги перетворювача. Специфікації перетворювача живлення зазвичай визначають час відгуку на перехідний процес і допуск вихідної напруги. Під час вимірювання необхідно зазначити, що час перехідного процесу навантаження має бути набагато коротшим за час відновлення перехідного процесу, а період перехідного процесу навантаження має бути більшим, ніж час відновлення перетворювача, інакше проблема стабільності не може бути відображена на формі сигналу.

На наступному малюнку показано типову форму хвилі перехідної характеристики. У цьому випадку вихідна напруга становить 12 В постійного струму, навантаження від 75% до 100% до 75%, максимальна зміна напруги становить 100 мВ, що еквівалентно 0.8% вихідної напруги, а час відновлення становить 250 мс. Процес відновлення перехідних процесів напруги є плавною кривою, що демонструє стабільні характеристики схеми.

2. Фактори впливають на перехідну характеристику

У загальній системі керування на продуктивність перехідної характеристики впливає кілька факторів. Перш за все, компоненти, що використовуються у всьому контурі, такі як оптична зв’язок, діоди та трансформатори, мають час затримки. Це означає, що при зміні навантаження перетворювач почне реакцію після мінімального часу затримки. Цей мінімальний час затримки не представляє перехідний час відгуку, а лише невелику його частину.

Основні фактори, що впливають на перехідну характеристику, як рівень компенсації внутрішньої помилки підсилювача. Підсилювач помилок використовується для регулювання ШІМ (широтно-імпульсної модуляції), а ШІМ модулює час включення транзистора, щоб реагувати на зміну вихідної напруги. А пропускна здатність контуру управління вплине на швидкість регулювання. Коли пропускна здатність більша, перехідний процес навантаження може регулюватися швидше.

На перехідну характеристику в зовнішніх умовах впливають два фактори. Одним з них є вихідна ємність. Якщо ємність велика, заниження або перевищення вихідної напруги може зменшитися, але час відновлення збільшиться. Другий - величина зміни і швидкість зміни струму навантаження. Коли струм навантаження зростає або падає повільно, пікове значення вихідної напруги невелике. Крім того, при збільшенні величини кроку навантаження вихідна напруга буде різко зростати або падати.

3. Форма хвилі

• Різні за ємністю

Коли крок навантаження фіксований (від 50% до 100% навантаження), змінюється лише значення ємності вихідного конденсатора. З наступних трьох сигналів він може знати, що чим більша ємність, тим менше зміна вихідної напруги, але час відновлення збільшиться.

• Різна величина кроку навантаження

Коли вихідна ємність фіксована (100 мкФ), єдиною відмінністю є величина зміни кроку навантаження. Коли крок навантаження становить 25% навантаження (від 75% до 100%), заниження вихідної напруги становить 50 мВ, а час відновлення становить 200 мкс. Потім на малюнках 8 і 9 показано, що крок навантаження збільшується до 50% і 75% навантаження, це робить занижену напругу більше, а час відновлення потребує більше часу.

• Різна швидкість зміни навантаження

Наведені нижче малюнки показують, що різна швидкість зміни навантаження. Чим швидше зростає або падає струм навантаження, тим більшим є заниження або перевищення вихідної напруги. На відміну від цього, менший крок навантаження призводить до меншої зміни вихідної напруги.

4. Удосконалений метод

• Додайте вихідний конденсатор

Щоб досягти стабільної вихідної напруги, найпростіший спосіб збільшити вихідну ємність, але ESR і ESL все ще потрібно враховувати. Керамічні конденсатори мають низьку ESR і також є кращим вибором для зменшення перехідних процесів напруги. Як правило, керамічні конденсатори розташовуються близько до навантажувального кінця фактичного застосування. На додаток до зменшення перехідних процесів напруги, він також уникає коливань у контурі керування перетворювачем. Крім того, біля виходу перетворювача можна додати електролітичний конденсатор. Коли є крок навантаження, електролітичний конденсатор буде швидко реагувати на початковій стадії, щоб схема зворотного зв’язку могла реагувати швидше, що корисно в схемах із повільним зворотним зв’язком.

 

• Пропозиція макета

При динамічних навантаженнях відстань між перетворювачем і навантаженням може вплинути на якість вихідної потужності. А паразитний опір та індуктивність на шляху спричинять падіння вихідної напруги та призведуть до поганого регулювання навантаження. Тому перетворювач і навантаження потрібно розташувати якомога ближче. Щоб зменшити вплив перехідної характеристики навантаження, як правило, вихідну ємність збільшують, щоб зменшити характеристику вихідної напруги, і положення конденсаторів є найбільш ефективним на магістральному шляху струму.

5. резюме

З огляду на тенденцію ринку, багато електронних продуктів, як правило, вимагають швидшого та більшого струму. У виборі перетворювачів живлення більшою популярністю користуються вироби зі стабільною вихідною напругою. Тест на перехідну характеристику може зрозуміти стабільність контуру керування, регулювання навантаження, час відновлення перехідних процесів і дзвінок. Після розуміння факторів, які впливають на перехідну характеристику, можна знайти найбільш підходящий метод покращення для отримання більш стабільного перетворювача живлення.

 

 

CTC є професійним постачальником послуг для модулів живлення високого класу (перетворювачі змінного струму та постійного струму) для критичних додатків у всьому світі вже 30 років. Наша основна компетенція полягає в розробці та постачанні продуктів з передовими технологіями, конкурентоспроможними цінами, надзвичайно гнучкими термінами виконання, глобальним технічним обслуговуванням і високоякісним виробництвом (Made In Taiwan).

CTC є єдиною корпорацією, яка має сертифікати ISO-9001, IATF-16949, ISO22613(IRIS) та ESD/ANSI-2020. Ми можемо на 100% забезпечити відповідність не лише продукту, а й робочому процесу та сервісу системи управління якістю для кожного високоякісного застосування з самого початку. Від проектування до виробництва та технічної підтримки, кожна деталь працює за найвищими стандартами.

Залишити повідомлення 

список повідомлень