Как уменьшить пульсации на выходе импульсного блока питания
Обновлено: 02.07.2024
Пульсирующее напряжение означает величину напряжения переменного тока, которое появляется на напряжении постоянного тока. Основная причина пульсаций напряжения заключается в том, что преобразователь преобразует переменное напряжение в постоянное, но полностью устранить переменное напряжение не может. Например, на рис. 1 показана принципиальная схема мостового выпрямителя с конденсатором, подключенным к выходной стороне. Пунктирная линия — это форма волны напряжения до мостового выпрямителя, сплошная линия — это форма волны напряжения после конденсаторной фильтрации, а пульсации напряжения относятся к размаху сплошной линии.
Пульсирующее напряжение, показанное на рисунке 1, представляет собой низкочастотное пульсирующее напряжение. В высокочастотных приложениях, таких как преобразователи переменного тока в постоянный или постоянного тока, частота пульсаций напряжения может быть выше. Рисунок 2 представляет собой принципиальную схему преобразователя постоянного тока в постоянный. Шум напряжения генерируется во время переключения полевого МОП-транзистора и передается на выход через трансформатор. И, наконец, пульсации, измеренные на выходном конденсаторе, представляют собой пульсации напряжения, содержащие шумовые компоненты.
Общий метод измерения напряжения заключается в использовании пробника напряжения для измерения выходного напряжения или стороны нагрузки, как показано на рис. 3, и отображения уровня выходного напряжения с помощью осциллографа. Однако, если использовать те же методы для измерения напряжения пульсаций, форма сигнала может быть подвержена помехам.
На рис. 4 показано напряжение пульсаций, измеренное с использованием общего метода измерения. Видно, что шумовая часть значительно выше. В основном это связано с длинным проводом заземления зонда. Путь измерения для пробника эквивалентен увеличению паразитной индуктивности, которая вызывает шум в форме сигнала выходного напряжения. Это не вызвано преобразователем, и легко ошибиться. Таким образом, правильный метод измерения очень важен.
На рис. 5 показан правильный метод измерения пульсаций. Из рисунка видно, что выход преобразователя соединен с фильтрующим конденсатором. Цель состоит в том, чтобы подавить шум, поэтому емкость конденсатора обычно не слишком велика, в основном от 0,1 мкФ до 1 мкФ. И зонд должен использовать метод короткого заземления для измерения. Точка измерения должна измениться с нагрузки на выходной конденсатор. Цель состоит в том, чтобы избежать измерения шума. На рис. 6 показана разница между пульсациями короткого замыкания и отсутствия короткого замыкания. Напряжение пульсаций преобразователя можно измерить правильно, если использовать правильные методы.
Большинство измерений пульсаций напряжения происходит, когда осциллограф находится рядом с преобразователем. Если расстояние относительно велико, использование пробника напряжения для измерения может оказаться нецелесообразным. Более подходящим методом является использование разъема BNC 50 Ом и коаксиального кабеля для измерения больших расстояний, как показано на рисунке 7. Следует отметить, что чем короче длина кабеля от выходного конца коаксиального кабеля до конденсатора и осциллограф, тем меньше вероятность получения помех.
В этой статье используется пробник напряжения и метод короткого замыкания на землю, а для измерения пульсаций напряжения используется полоса пропускания 20 МГц.
Внешняя цепь для уменьшения пульсации и шума
Далее будут перечислены четыре внешние цепи и объяснена теория схемы.
Как показано на рисунке 8, подключение конденсатора к выходу преобразователя — это простой способ уменьшить пульсации выходного напряжения.
В качестве примера возьмем мостовой преобразователь.
Vpp — это размах пульсаций напряжения.
I — выходной ток.
f — рабочая частота.
C — емкость.
Как показано в формуле (1), напряжение пульсаций обратно пропорционально емкости. То есть чем больше емкость, тем меньше пульсации напряжения. Это показывает, что внешний конденсатор помогает подавить пульсации напряжения.
Фильтр нижних частот может быть хорошим выбором для уменьшения пульсаций напряжения в большей степени, чем конденсатор, как показано на рис. 9.
Он может использовать частотную характеристику для расчета параметров L и C.
f0 — частота среза.
Q – показатель качества.
RL — выходная нагрузка.
Возьмите формулу (3) в формулу (2), и она сможет рассчитать L и C соответственно, как показано в формулах (4) и (5).
Коэффициент добротности связан с импедансом нагрузки и LC-фильтром, который можно разделить на три кривые чрезмерного демпфирования, критического демпфирования и недостаточного демпфирования, как показано на рисунке 10. В идеале использование критического демпфирования в качестве параметров фильтра LC является наиболее подходящим.
Из-за того, что внутри преобразователя есть некоторые переключающие компоненты, он будет генерировать коммутационный шум. Эти шумы также могут передаваться на выходную сторону. И синфазный дроссель может ограничивать этот вид шума, как показано на рис. 11.
Дроссельный фильтр синфазного сигнала обычно используется в качестве фильтра электромагнитных помех. Однако внутри синфазного фильтра все еще присутствует индуктивность рассеяния. Индуктивность рассеяния действует как индуктор дифференциального режима и похожа на LC-частотный фильтр. Таким образом, индуктор синфазного фильтра все еще может оказывать некоторое влияние на подавление пульсаций напряжения.
На рис. 12 показана схема емкостного умножителя, которая может уменьшить пульсации на выходе с помощью транзистора и резисторов R, C. Для выходной стороны это имеет эффект усиления C1, аналогично добавлению большой емкости на выходной стороне. Он подходит для уменьшения пульсаций напряжения и ограничения размеров.
Как показано на рис. 13 (а), в схеме используется RC-фильтр нижних частот. Если хотите подавить пульсации напряжения, емкость C1 должна быть очень большой. Если к этому добавить транзистор, как показано на рис. 13(b), ток, подаваемый C1 на выход, уменьшится примерно в β раз. Другими словами, емкость конденсатора C1 увеличивается примерно в β раз на выходе.
Схема емкостного умножителя также имеет недостатки, поскольку напряжение транзистора Vce будет изменяться в зависимости от выходного тока, что вызовет определенное падение напряжения на выходе, в пределах от 0,65 В до 3 В. Следовательно, это подходит для приложений с малым током, а точность напряжения невысока, например, для операционного усилителя или источника питания ЦАП.
Приложение
В дальнейшем специальный преобразователь постоянного тока будет использоваться для измерения разницы пульсаций напряжения до и после применения различных схем снижения пульсаций напряжения.
Преобразователь представляет собой широкий диапазон входного напряжения от 9 до 36В на входе, 5В на выходе регулируемый преобразователь, выходная мощность 30Вт, выходной ток 6А, технические характеристики приведены в таблице 1.
| Преобразователь постоянного тока в постоянный | PF30WR4-2405 |
| Входное напряжение | 24 В постоянного тока |
| Выход | 5 В постоянного тока / 6A |
| Рабочая частота | 400 кГц |
| Пульсации и шум | 75 мВпик-пик (макс.) |
На рис. 14 показана форма пульсаций выходного напряжения при использовании метода короткого замыкания на землю. Из-за отсутствия дополнительных схем шумоподавления. Видно, что размах пульсаций выходного напряжения и шума составляет около 445,9 мВ при отсутствии внешнего конденсатора.
Чтобы подавить пульсации выходного напряжения и шум, наиболее распространенным и простым способом является добавление конденсатора.
На рис. 15 показаны пульсации выходного напряжения, измеренные внешним MLCC 22 мкФ. Из рисунка видно, что напряжение пульсаций уменьшилось с 445,9 мВ до примерно 30 мВ.
Кроме того, на рис. 16 показана форма сигнала для удвоенного выходного конденсатора.Пульсации выходного напряжения становятся ниже, а размах составляет 19,5 мВ. Поэтому внешний конденсатор на выходе преобразователя может эффективно подавлять пульсации выходного напряжения.
Рис. 17 - схематическая диаграмма фильтра нижних частот. Из таблицы характеристик преобразователя рабочая частота преобразователя составляет 400 кГц. Сначала установите частоту среза на 40 кГц и добротность на 0,707. С помощью уравнений 4 и 5 можно получить индуктивность 4,69 мкГн и емкость 3,376 мкФ. Наконец, выберите индуктивность 4,7 мкГн и два MLCC 2,2 мкФ в качестве выходного фильтра нижних частот.
На рис. 18 показана форма пульсаций выходного напряжения. Есть сравнение до и после фильтра. Фильтр нижних частот эффективно подавляет пульсации и шумы.
На рис. 19 представлена схема синфазного дросселя в качестве выходного фильтра. В данном эксперименте в качестве железного сердечника использовался Mn-Zn ферритовый сердечник марки А151, Т16х12х8С. Количество обмоток 10. Основная индуктивность 0,35 мГн, индуктивность рассеяния 3,18 мкГн. C1 и C2 — MLCC 0,22 мкФ.
На рис. 20 представлена схема фильтра синфазных помех. Можно видеть, что индуктивность рассеяния используется в качестве индуктивности дифференциального режима, которая аналогична двум фильтрам нижних частот, поэтому эффект подавления пульсаций выходного напряжения должен быть лучше, чем один фильтр нижних частот.
На рис. 21 показана кривая измерения. Это правда, что напряжение пульсаций ниже, чем у одного фильтра нижних частот, но недостатком является то, что он занимает больше места на макете.
На рисунке 22 показана схема этого эксперимента со следующими параметрами.
Q1 - 2SCR552PT100, это транзистор ROHM.
Поскольку емкостной умножитель подходит для малой мощности или уровня сигнала. Поскольку это приведет к падению напряжения, он не подходит для сильноточных приложений. Таким образом, выходной ток этого эксперимента ограничен 0,2 А.
На рис. 23 – тестовый сигнал. Он может видеть разницу между до и после фильтра. Пульсации до подавления составляют около 97 мВ, а пульсации после подавления — 12,8 мВ, что может уменьшить пульсации напряжения. Недостатком является то, что его можно использовать только при уровне сигнала, момент более высокой выходной мощности.
Заключение
Эта статья содержит введение о формировании пульсаций и шума, а также о методе измерения. Также предоставляет четыре вида методов подавления пульсаций и шумов и проводит эксперименты для каждого типа фильтра.
В таблице 2 показана сравнительная таблица четырех методов: чем ниже оценка, тем лучше.
Из общего балла только добавление конденсаторов является наиболее подходящим методом подавления пульсаций, который не только имеет наименьший объем, но и дает определенный эффект.
Второй и третий — фильтр нижних частот и синфазный фильтр. Поскольку он имеет внешние катушки индуктивности и синфазный дроссель, пространство для компоновки больше, чем у конденсатора, но эффект лучше. Поэтому во многих приложениях с низкой пульсацией используются эти два метода.
Четвертая схема — емкостной умножитель, который хорошо влияет на подавление пульсаций напряжения, но его можно использовать только при низком токе или уровне сигнала, что ограничивает область применения.
| C | LC-фильтр | CMC-фильтр | C-множитель< /td> | |
| Количество частей | 1 | 2 | 3 | 3 |
| Пространство макета | 1 | 2 | 3 | 3 |
| Подавление пульсаций и шума | 2 | 1 | 1 | 1 |
| Текущий вывод | 1 | 1 | 1 | 3 |
1→Хорошее, 2→Среднее, 3→Плохое
CTC уже 30 лет является профессиональным поставщиком высококачественных модулей питания (преобразователей переменного тока в постоянный и преобразователей постоянного тока в постоянный) для критически важных приложений по всему миру. Наша основная компетенция заключается в разработке и поставке продуктов с передовыми технологиями, конкурентоспособными ценами, чрезвычайно гибкими сроками поставки, глобальным техническим обслуживанием и высококачественным производством (Сделано в Тайване).
CTC — единственная корпорация, сертифицированная по ISO-9001, IATF-16949, ISO22613 (IRIS) и ESD/ANSI-2020. Мы можем на 100% гарантировать, что не только продукт, но и наш рабочий процесс и сервис с самого начала соответствуют системе управления качеством для каждого высококлассного приложения. От проектирования до производства и технической поддержки каждая деталь работает в соответствии с высочайшими стандартами.
Что касается пульсации импульсного источника питания, то она безусловно существует как теоретически, так и практически. Вообще говоря, вот несколько подходов к его сдерживанию или уменьшению.
Уменьшение электромагнитных помех — индуктивность обратного соединения диода
Металлический корпус можно использовать в качестве экрана, который используется для уменьшения излучаемых помех внешнего электромагнитного поля. Чтобы уменьшить электромагнитные помехи на входе линии электропередачи, клемма ввода питания оснащена фильтром электромагнитных помех, как показано на диаграмме ниже (фильтр электромагнитных помех также называется фильтром линии электропередач). Этот метод также обычно используется для подавления высокочастотного шума.
Принятие емкости с хорошими высокочастотными характеристиками и низким ESR на выходной клемме
В качестве выходной емкости лучше всего использовать алюминиевую или танталовую электролитическую емкость твердого электролита из высокомолекулярных полимеров. Его характеристики включают малый размер и большую емкость, низкое сопротивление ESR при высокой частоте, что обеспечивает высокие пульсации тока. В качестве выходной емкости наиболее подходит высокоэффективный, низковольтный, сильноточный преобразователь постоянного тока в постоянный с декомпрессией и источник питания модуля постоянного тока в постоянный.
Например, тип твердого электролитического конденсатора Ta из высокомолекулярных полимеров имеет емкость 68 мкФ. Его максимальное значение эквивалентного последовательного сопротивления (ESR) составляет 25 мОм на частоте 100 кГц при температуре 20 ℃. А максимально допустимый ток пульсаций (в 100 кГц) составляет 2400 мА (среднеквадратичное значение). Его размер составляет 7,3 мм (длина) × 4,3 мм (ширина) × 1,8 мм (высота).
Напряжение пульсаций ΔVOUT равно
ΔVOUT = ΔIOUT × ESR,
если ΔI OUT = 0,5 А, ESR = 25 мОм,
Тогда ΔVOUT = 12,5 мВ.
Если в качестве выходного конденсатора используется обычный алюминиевый электролитический конденсатор с номинальным напряжением 10 В и номинальной емкостью 100 мкФ, эквивалентное последовательное сопротивление при 20 ℃ и 120 Гц составляет 5,0 Ом, а максимальный пульсирующий ток составляет 70 мА. Он может работать только на частоте ниже 10 кГц, но не может работать на высокой частоте (частота выше 100 кГц). Это по-прежнему недействительно, если емкость увеличивается, потому что она становится характеристикой индуктивности, когда частота превышает 10 кГц.
Некоторые мощности с частотой переключения от 100 кГц до нескольких сотен кГц также дают хорошие результаты при использовании многослойной керамической емкости (MLCC) или электролитического конденсатора Ta в качестве выходной емкости. Его цена значительно ниже, чем у высокомолекулярных полимерных твердоэлектролитных емкостей.
Принятие импульсного источника питания с синхронной частотой с системой
Чтобы уменьшить выходной шум, частота коммутации источника питания должна быть синхронна с системной частотой. Другими словами, импульсный источник питания использует частоту внешней синхронной входной системы, что обеспечивает одинаковую частоту между частотой коммутации и системной частотой.
Предотвращение взаимных помех между источниками питания нескольких модулей
На одной печатной плате может быть несколько блоков питания модулей, работающих вместе. Если источники питания модуля не экранированы и расположены очень близко друг к другу, могут возникнуть взаимные помехи, что приведет к увеличению выходного шумового напряжения. Чтобы избежать таких взаимных помех, могут быть приняты меры экранирования или они могут быть сохранены на определенном расстоянии, чтобы уменьшить взаимные помехи.
Например, когда два модуля режима переключения K7805-500 включены в выходной источник питания ±5 В, если два модуля расположены очень близко друг к другу, выходная емкость C4 и C2 не соответствует емкости с низким ESR, а сварочный часть находится относительно далеко от выходного терминала, существует вероятность того, что волна пульсации и шумовое напряжение увеличиваются из-за взаимных помех, как показано на рисунке ниже. Если на одной и той же печатной плате есть цепи, которые могут вызывать шумовые помехи, следует принять аналогичные меры. при проектировании печатной платы, чтобы уменьшить взаимные помехи и влияние схемы помех на импульсный источник питания.
Добавление LC-фильтра в блок питания
Ограничивающий эффект LC-фильтра на волны пульсаций шума относительно значителен. Соответствующая емкость индуктивности должна быть выбрана в соответствии с частотой выходных пульсаций, чтобы составить схему фильтра. Как правило, это может хорошо уменьшить волну пульсаций. Чтобы уменьшить пульсации и шум источника питания модуля, LC-фильтр можно оборудовать входными и выходными клеммами модуля постоянного/постоянного тока.
В таблицах 1 и 2 перечислены значения емкости клемм VIN и клемм VOUT модуля постоянного/постоянного тока мощностью 1 Вт при различных выходных напряжениях. Важно отметить, что емкость не должна быть слишком высокой, чтобы избежать проблем с запуском. Резонансная частота LC должна смещать частоту переключения, чтобы избежать взаимных помех. L принимает полярность мкГн. Его сопротивление постоянному току должно быть низким, чтобы не влиять на точность выходного напряжения.
| Модуль постоянного/постоянного тока с одним выходом (таблица 1) | |||
| VIN< /td> | CIN | VOUT | COUT |
| 5В | 4,7 мкФ | 5В | 10 мкФ |
| 12 В | 2.2 мкФ | 9В | 4,7 мкФ |
| 1 мкФ | 12 В< /td> | 2,2 мкФ | |
| / | / | 15 В | 1 мкФ |
Добавление LDO после переключения выхода источника питания
После переключения выхода источника питания или выхода мощности модуля будет установлен один регулятор с малым падением напряжения (LDO), который может значительно снизить выходной шум, чтобы удовлетворить требования схемы, имеющей особые требования к шуму (см. рисунок ниже). . Выходной шум может достигать класса мкВ.
Поскольку падение напряжения LDO (значение разницы между входным и выходным напряжениями) составляет всего несколько сотен мВ, стандартное напряжение может быть выдано, если выход импульсного источника питания на несколько сотен мВ выше, чем это LDO, и потери не высоки. Что касается волны пульсаций переключения в несколько сотен кГц, сдерживающий эффект LDO очень хороший. Однако в области высоких частот эффект LDO не так идеален.
Добавление активного фильтра электромагнитных помех и активного аттенюатора пульсаций на выходе
Активный фильтр электромагнитных помех может уменьшать шум синфазного и дифференциального режима в диапазоне 150 кГц ~ 30 МГц, и он особенно эффективен для подавления низкочастотного шума. На частоте 250 кГц он может заглушать синфазный шум на 60 дБ и дифференциальный шум на 80 дБ. При полной нагрузке КПД может достигать 99%. Аттенюатор пульсаций на выходе может уменьшить пульсации и шум на выходе источника питания более чем на 30 дБ в диапазоне 1 ~ 500 кГц, а также улучшить динамический отклик и уменьшить выходную емкость.
Как минимизировать пульсации в источниках питания постоянного тока
Программируемые блоки питания постоянного тока AMETEK преобразуют мощность переменного тока в мощность постоянного тока. Хотя наши поставки очень хороши в этом, они не идеальны. На выходе все еще будет присутствовать небольшое количество переменного тока. Это называется пульсацией.
Минимизация пульсаций важна, потому что чрезмерные пульсации могут оказывать неблагоприятное воздействие на системы или цепи, питаемые источником питания. Например, это может привести к ошибкам измерения при питании измерительных цепей от источника питания или вызвать искажения при питании аудиоцепей.
Чтобы увидеть, как возникают пульсации, давайте рассмотрим простой линейный источник питания. В линейных источниках питания обычно используется трансформатор для преобразования сетевого питания 120 В переменного тока или 240 В переменного тока в более низкое напряжение переменного тока. Затем это переменное напряжение выпрямляется для преобразования переменного тока в постоянный. Двухполупериодный выпрямитель преобразует напряжение переменного тока в форму волны постоянного тока, показанную пунктирной линией на рисунке 1.
< бр />
Чтобы сгладить это напряжение, мы можем подключить фильтрующий конденсатор к выходу выпрямителя. Он будет заряжаться, когда выпрямленное напряжение увеличивается, и разряжаться, когда выпрямленное напряжение уменьшается, но не разряжается до нуля. Напряжение на конденсаторе фильтра показано оранжевой линией на рис. 1. Размах переменного компонента напряжения на конденсаторе представляет собой напряжение пульсаций. Добавление дросселя и второго конденсатора для пи-фильтра нижних частот еще больше уменьшит пульсации.
Конечно, в программируемых источниках питания AMETEK используются гораздо более сложные схемы для фильтрации и регулирования выходного напряжения. В наших линейных источниках питания, например, используются полупроводниковые стабилизаторы напряжения, которые почти полностью устраняют пульсации. Например, серия Sorensen XT имеет характеристики выходного шума и пульсаций менее 1 мВ.
В большинстве спецификаций AMETEK Programmable Power шум и пульсации объединены в одну спецификацию. Шум — это любые добавленные и нежелательные электронные помехи, и трудно действительно отличить, какая часть нежелательных вариаций выходного сигнала вызвана пульсациями, а какая добавленным шумом. В импульсных источниках питания измерение дается как размах напряжения, показывающий, насколько выходное напряжение может отклоняться от номинального значения.
Многие современные серверы, а также телекоммуникационное и сетевое оборудование имеют на системной плате несколько регуляторов напряжения для подачи питания на интегральные схемы или подсхемы. Эти шины питания часто имеют очень жесткие допуски по напряжению (в этой статье представлены рекомендации по измерению и методология уменьшения пульсаций, основанная на реализации регуляторов постоянного времени (COT), с конкретными результатами, полученными с использованием MPQ8633B от Monolithic Power Systems (MPS).
Происхождение пульсаций и шума
Пульсации выходного сигнала при полной полосе пропускания обычно включают пульсации НЧ и шум ВЧ. На рис. 1 показано, что низкочастотные пульсации в понижающих преобразователях представляют собой переменную составляющую выходного напряжения.
Рисунок 1. Пульсации выходного напряжения и шум
Однако в практических схемах присутствует еще одна составляющая переменного тока, называемая высокочастотным (ВЧ) шумом. Этот шум всегда возникает при включении и выключении переключателя. На рис. 2 показана практическая схема выходного каскада понижающего преобразователя.Учитывая рабочие условия ВЧ, реальный индуктор ведет себя как емкостное сопротивление, а реальный конденсатор работает как индуктивный импеданс. Поэтому схему выходного каскада можно упростить (см. рис. 3). ВЧ-шум индуцируется главным образом высоким значением dV/dt связи переключателя через паразитную емкость катушки индуктивности (CL) и эквивалентную последовательную индуктивность (ESL).
Рисунок 2: Практическая схема выходного каскада понижающего преобразователя
Рисунок 3. Упрощенная схема выходного каскада понижающего преобразователя в ВЧ-диапазоне
Настройка выходного измерения
Чтобы получить точные экспериментальные результаты, очень важно правильно настроить измерения. Обычный метод заключается в использовании пассивных пробников с сопротивлением 1 МОм (см. рис. 4). Эта установка не может обеспечить истинные пульсации напряжения и шум, потому что большая петля улавливает большую часть окружающего шума и вносит паразитную индуктивность. На рис. 5 показана гораздо меньшая площадь контура, чем у пассивного пробника, основанного на коаксиальном кабеле 50 Ом. Коаксиальные кабели имеют ряд преимуществ, в том числе хорошее экранирование, малую площадь контура и отсутствие затухания сигнала.
Рисунок 4. Измерение пульсаций с помощью пассивного датчика
Рис. 5. Измерение пульсаций с помощью коаксиального кабеля 50 Ом
На рис. 6 показано сравнение выходных пульсаций при одинаковых рабочих условиях. Коаксиальный кабель эффективно снижает ВЧ-шум. В следующем разделе все экспериментальные результаты основаны на коаксиальном кабеле 50 Ом.
a) Выходные пульсации на основе десяти пассивных пробников с сопротивлением 1 МОм
b) Пульсации на выходе для одного коаксиального кабеля 50 Ом
Рисунок 6. Сравнение выходных пульсаций при полной пропускной способности
Уменьшение пульсаций на выходе
Как обсуждалось ранее, ВЧ-шум связан с катушкой индуктивности, выходным конденсатором и напряжением коммутационного узла. Для уменьшения ВЧ-шума можно использовать три метода:
- Уменьшить скачок напряжения в коммутационном узле.
- Уменьшите импеданс катушки индуктивности при работе на высоких частотах.
- Уменьшите импеданс выходного конденсатора при работе на высоких частотах.
Для пункта 1 наиболее эффективной стратегией является уменьшение скорости включения и выключения переключателя. Это можно реализовать путем последовательного добавления пускового резистора или демпферной цепи RC.
После того, как пики коммутационного узла будут уменьшены до минимума, можно оптимизировать контур связи шума. Во-первых, выберите катушку индуктивности с низкой паразитной емкостью в соответствии с техническими данными поставщика. Во-вторых, минимизируйте импеданс выходного конденсатора вблизи частоты шумового звонка. Обычно частота шумового звона в понижающем преобразователе составляет около нескольких сотен МГц.
Керамические конденсаторы X5R/X7R популярны благодаря уменьшению пульсаций во всей полосе пропускания из-за более низкого ESR и ESL по сравнению с электролитическими конденсаторами и танталовыми конденсаторами. Как правило, керамический конденсатор меньшего размера приводит к более низкому импедансу на высоких частотах. Однако небольшой керамический конденсатор также имеет ограниченное значение емкости. Поэтому обычный керамический конденсатор X5R/X7R — не лучший способ снизить импеданс примерно до нескольких сотен МГц.
На рис. 7 показан керамический конденсатор NP0, выбранный для подавления ВЧ-шума из-за его характеристики с низким импедансом. Кроме того, характеристика импеданса также связана со значением емкости (см. рис. 8). Судя по частоте звона ВЧ шума, для этого случая подходит конденсатор NP0 емкостью несколько сотен пФ.
Рис. 7. Сравнение импеданса конденсатора X7R емкостью 1000 пФ и конденсатора NP0 (размер 0603)
Рис. 8. Изменение импеданса при использовании конденсатора NP0 разного номинала (размер 0603)
На приведенной ниже схеме конденсатор NP0 расположен рядом с микросхемой, а точка измерения пульсаций расположена на конце выходного конденсатора (см. рис. 9). Таким образом, большая часть ВЧ-шума фильтруется конденсатором NP0, а большая часть НЧ-пульсаций фильтруется конденсатором большой емкости X5R/X7R.
Рисунок 9: Схема применения регулятора COT с конденсатором NP0 или LICC
На рис. 10 показано сравнение пульсаций выходного напряжения с обычным керамическим конденсатором и конденсатором NP0, что подтверждает пригодность конденсатора NP0. ВЧ-шум значительно снижается при использовании NP0.
a) Выходные пульсации с конденсатором 1x180 пФ 0603 X7R и конденсатором 3x100 мкФ 1206 X7R
b) Пульсации на выходе с конденсатором 1x180 пФ 0603 NP0 и конденсатором 3x100 мкФ 1206 X7R
Рисунок 10: Сравнение выходного напряжения пульсаций полной полосы пропускания с различными типами выходных конденсаторов
Заключение
В этой статье проанализированы источники выходных пульсаций в регуляторе напряжения постоянного/постоянного тока, сравнены различные настройки измерений и обсуждены способы уменьшения выходных пульсаций. Регуляторы COT оптимизируют выброс напряжения SW, импеданс катушки индуктивности и импеданс выходного конденсатора в высокочастотном диапазоне, тем самым уменьшая пульсации на выходе и высокочастотный шум. Коаксиальный кабель сопротивлением 50 Ом — идеальный инструмент для измерения пульсаций выходного напряжения. MPQ8633B от MPS — это COT-регулятор, идеально подходящий для решения этих проблем.
_______________________
Вы нашли это интересным? Получайте ценные ресурсы прямо на свой почтовый ящик — рассылка раз в месяц!
Технический форум
Я новичок в MPSmart. Я загрузил MPQ8633B с MPS и открыл его в MPSmart, однако столкнусь с проблемой в виде вложения. Кажется, я.
<р>. Есть ли какой-нибудь пример или примечание по применению, в котором рассказывается, как запустить график Боде в MPSmart? Возьмем, к примеру, проектный ресурс MPQ8633B, я могу .Здравствуйте, команда MPS. Я хочу использовать MPM3683-7 на «12Vin 1.2V/7A output DCDC». Однако мне просто интересно, смогу ли я вместо этого использовать несколько керамических конденсаторов.
Читайте также: