Що слід враховувати при перемиканні частоти

Блоки живлення комутаторного режиму перемикаються з частотою, яка або фіксована, регульована або синхронізована із зовнішнім годинником. Значення частоти перемикання визначає фізичний розмір і, відповідно, вартість конденсаторів і котушок живлення. Існує тенденція до більш високих частот перемикання, щоб уможливити розробку компактних і недорогих схем. Вбудовані генератори в мікросхеми перемикаючих регуляторів зазвичай вказуються для дуже широких діапазонів частот у їхніх технічних паспортах. Наприклад, монолітна мікросхема понижувального перетворювача ADP2386 має гарантію ±10% від встановленої частоти комутації. Інші звичайні мікросхеми комутаційного стабілізатора вказані для ±20% або навіть більше. ADP2386, встановлений з RT на частоту перемикання 600 кГц, може перемикатись на 540 кГц та на 660 кГц в крайніх випадках, враховуючи ± 10% зміни компонентів частоти перемикання ADP2386. Малюнок 1. Понижувальний перетворювач ADP2386 з частотою перемикання, заданою за допомогою резистора RT. Це можливе коливання частоти перемикання в загальній сумі 20% необхідно враховувати при розробці схеми, оскільки пікові струми через індуктивність відрізняються залежно від фактичної частоти перемикання. Як наслідок, пульсації струму індуктивності безпосередньо впливають на пульсації вихідної напруги. На малюнку 2 показано вплив частоти перемикання на пульсації струму індуктивності. Номінальна частота перемикання 600 кГц показана синім кольором. Мінімальна частота перемикання (540 кГц) відображається фіолетовим кольором, а максимальна (660 кГц) зеленим кольором. При номінальному налаштуванні 600 кГц ми бачимо пульсацію струму від піку до піку 1.27 А, коли регулятор перемикається на 540 кГц. Однак при однаковому налаштуванні частоти 600 кГц регулятор комутації також може перемикатись на частоті 660 кГц, що відповідає пульсації струму 1.05 А. У цьому прикладі різниця пульсацій струму котушки 220 мА може призвести до зміни частота перемикання від компонента до компонента в ланцюзі. Це в усьому допустимому діапазоні температур. Малюнок 2. Пік пульсації струму котушки до піку під впливом зміни частоти перемикання. Установка межі струму комутаційного регулятора повинна бути узгоджена з цим ефектом. Пікові струми повинні бути достатньо низькими, щоб гарантувати, що будь-який існуючий захист від перевантаження струму не спрацьовує під час нормальної роботи. Зауважте, що всі інші варіації, які також можуть виникнути, наприклад, зміни значень індуктивності та конденсатора, не були враховані в цьому прикладі. Для пульсацій вихідної напруги відповідна зміна пульсацій струму дає значення, показані на рисунку 3. Схема розроблена таким чином, що пульсація напруги 4.41 мВ виникає при частоті перемикання 600 кГц. Для частоти перемикання 540 кГц пульсація напруги становить 5.45 мВ; на частоті 660 кГц можна побачити пульсації напруги 3.66 мВ. Рисунок 3. Зміни пульсацій вихідної напруги через зміну частоти перемикання в IC регулятора режиму перемикання. Для цілей цього прикладу єдиним розглянутим варіантом компонента є зміни частоти перемикання у допустимому діапазоні температур. На практиці існує багато інших змінних, наприклад, коливання реальних значень індуктивності та конденсаторів. На них також впливає робоча температура. Однак можна також припустити, що в більшості випадків фактична зміна частоти перемикання не досягне граничних значень ± 10%. Зазвичай поведінка буде відображатися навколо типового значення в середині вказаного діапазону. Для систематичного розгляду всіх динамічних змінних в джерелі живлення аналіз Монте-Карло дає відповіді. Тут варіації різних компонентів і змінних параметрів зважуються відповідно до ймовірності їх виникнення та пов’язані один з одним. Аналіз Монте-Карло можна виконувати за допомогою безкоштовно доступного програмного забезпечення для моделювання LTspice® від Analog Devices. Для отримання додаткової інформації про те, як змінювати параметри в симуляції LTspice, дивіться статтю «Аналіз ланцюга в найгіршому випадку з мінімальними запусками моделювання» Габіно Алонсо та Джозефа Спенсера.

Залишити повідомлення 

список повідомлень