Cum se măsoară răspunsul tranzitoriu al unui regulator de comutare?

Pentru a înțelege stabilitatea unui regulator de comutare, de multe ori trebuie să măsurăm răspunsul său tranzitoriu de sarcină. Prin urmare, învățarea modului de măsurare a răspunsului tranzitoriu este esențială pentru inginerii din domeniul electronicii. 

În această parte, am explica definiția răspunsului tranzitoriu de sarcină, principalele puncte cheie într-o măsurătoare, cum să măsurați răspunsul tranzitoriu cu FRA și un exemplu real de măsurare și ajustare a răspunsului tranzitoriu de sarcină al unui regulator de comutare. Dacă nu sunteți clar cum să măsurați răspunsul tranzitoriu, puteți înțelege metoda prin această partajare. Să citim în continuare!

Împărtășirea este grijulie!

Conţinut

● Ce este răspunsul tranzitoriu de încărcare?

● 5 puncte cheie în evaluarea răspunsului tranzitoriu

● Cum se evaluează răspunsul tranzitoriu?

● Exemplu de ajustare a răspunsului tranzitoriu

● FAQ

● Concluzie

Ce este răspunsul tranzitoriu de încărcare?

Răspunsul tranzitoriu de sarcină este caracteristica de răspuns la o fluctuație bruscă a sarcinii, adică timpul până când tensiunea de ieșire revine la o valoare prestabilită după ce a scăzut sau a crescut și forma de undă a tensiunii de ieșire. Este un parametru esențial deoarece se referă la stabilitatea tensiunii de ieșire în raport cu curentul de sarcină.

Spre deosebire de reglarea sarcinii, este, așa cum și numele implică o caracteristică de stare tranzitorie. Fenomenele reale sunt explicate folosind următoarele grafice.

Există câteva puncte de observat despre grafic:

● În formele de undă ale graficului din stânga, curentul de sarcină (forma de undă inferioară) crește rapid de la zero, cu un timp de creștere (tr) de 1 µsec. 

● Pe de altă parte, tensiunea de ieșire (forma de undă superioară) scade momentan și apoi crește rapid, depășind ușor tensiunea la starea staționară, apoi scade din nou la o stare stabilă. 

● Când curentul de sarcină scade brusc, vedem că are loc reacția opusă.

Pentru a explica lucrurile într-un mod ceva mai puțin formal:

● Când sarcina crește, brusc este nevoie de mai mult curent, iar curentul de ieșire nu este furnizat suficient de rapid, astfel încât tensiunea scade. 

● În această operație, curentul maxim de ieșire este furnizat pentru un număr de cicluri pentru a readuce tensiunea căzută la valoarea sa prestabilită, dar se furnizează puțin prea mult și tensiunea crește puțin mai mare, astfel încât curentul furnizat este scăzut. astfel încât să fie atinsă valoarea prestabilită. 

Aceasta ar trebui să fie înțeleasă ca o descriere a răspuns tranzitoriu normal. Când există alți factori și anomalii, pe lângă acestea sunt incluse și alte fenomene.

Într-un răspuns tranzitoriu de sarcină ideal, există răspuns la o fluctuație a curentului de sarcină pe câteva cicluri de comutare (o perioadă scurtă de timp), iar scăderea (creșterea) tensiunii de ieșire este menținută la minimum și revine la reglare într-o cantitate minimă de timp. 

Adică, apariția unei tensiuni tranzitorii precum vârfurile din grafic are loc într-un timp extrem de scurt. Graficul central este pentru un timp de creștere/scădere a curentului de sarcină de 10 µsec, iar graficul din dreapta este pentru 100 µsec. Acestea sunt exemple în care fluctuații mai blânde ale curentului de sarcină au ca rezultat un răspuns îmbunătățit, cu fluctuații mici ale tensiunii de ieșire. Cu toate acestea, în realitate, este dificil să se regleze comportamentul tranzitoriu al curentului de sarcină din circuit.

Am descris caracteristicile de răspuns tranzitoriu ale unei surse de alimentare, dar ele pot fi considerate practic aceleași cu caracteristicile de frecvență ale unui amplificator de operare (marja de fază și frecvența de încrucișare). Dacă caracteristica de frecvență a buclei de control a sursei de alimentare este adecvată și stabilă, atunci fluctuațiile tranzitorii ale tensiunii de ieșire pot fi menținute la minimum.

Caracteristici de răspuns tranzitoriu

5 puncte cheie în evaluarea răspunsului tranzitoriu

Punctele importante de reținut atunci când se evaluează răspunsul tranzitoriu al unei surse de alimentare sunt rezumate mai jos.

● Verificați reglarea și viteza de răspuns a ieșirii la fluctuațiile bruște ale curentului de sarcină, cum ar fi la trecerea la trezire dintr-o stare de așteptare.

● Când caracteristica răspunsului în frecvență trebuie ajustată, utilizați pinul ITH pentru ajustare.

● Marja de fază și frecvența de încrucișare pot fi deduse dintr-o formă de undă observată, dar folosind un analizor de răspuns în frecvență (FRA) este convenabil.

● Determinați dacă un răspuns este cel al funcționării normale sau este anormal, din cauza saturației inductorului, a unei funcții de limitare a curentului etc.

● Atunci când caracteristica de răspuns cerută nu poate fi obținută, trebuie studiată o metodă sau o frecvență de control separată, setarea unei constante externe etc.

Cum se evaluează răspunsul tranzitoriu?

Este explicată o metodă specifică de evaluare. 

● Când se efectuează experimente, un circuit sau un dispozitiv al cărui curent de sarcină poate fi comutat instantaneu este conectat la ieșirea circuitului de alimentare pentru evaluare și se poate folosi un osciloscop util pentru evaluare pentru a observa tensiunea de ieșire și curentul de ieșire. 

● Dacă răspunsul echipamentului real trebuie să fie confirmat, de exemplu este creată o stare în care un procesor sau un dispozitiv asemănător trece de la starea de așteptare la funcționarea completă, iar ieșirea este observată în mod similar.

Punctele importante în efectuarea evaluărilor au fost descrise mai sus; marja de fază și frecvența de încrucișare pot fi întotdeauna deduse dintr-o formă de undă observată, dar acest lucru este destul de supărător. 

Recent, un dispozitiv de măsurare numit analizor de răspuns în frecvență (FRA) a intrat în uz destul de răspândit și poate fi folosit pentru a măsura marjele de fază și caracteristicile de frecvență ale circuitelor de alimentare extrem de simple. Utilizarea unui FRA poate fi foarte eficientă.。

Atunci când, în practică, nu există un dispozitiv de sarcină adecvat capabil de comutare instantanee de pornire-oprire a unui curent mare care să poată fi utilizat în experimente, se poate utiliza un circuit simplu, cum ar fi cel din dreapta, în care este comutat un MOSFET. Desigur, tr și tf trebuie determinate.

Exemplu de ajustare tranzitorie

Unele circuite integrate regulatoare de comutare au un pin pentru ajustarea caracteristicilor de răspuns; în multe cazuri se numește ITH. Într-un circuit de aplicație indicat pe fișa de date pentru IC, sunt prezentate valorile componente mai mult sau mai puțin rezonabile și configurația pentru un condensator și un rezistor care urmează să fie conectat la pinul ITH în acele condiții. În esență, acesta este luat ca punct de plecare, iar ajustările sunt făcute astfel încât să satisfacă cerințele realizate ale circuitului care este fabricat efectiv. Cel mai bine este probabil să începeți prin a menține condensatorul fix și a varia valoarea rezistenței.

Mai jos sunt forme de undă ale osciloscopului și grafice de analiză a caracteristicilor frecvenței obținute folosind un FRA, care arată modul de modificare a caracteristicii răspunsului tranzitoriu de sarcină a BD9A300MUV utilizat în aceste exemple atunci când capacitatea condensatorului la pinul ITH este fixă ​​și valoarea rezistenței este ajustat.

① R3=9.1 kΩ、C6＝2700 pF (în esență, un răspuns adecvat și o caracteristică de frecvență sunt obținute folosind valorile recomandate)

② R3=3 kΩ、C6＝2700 pF

※ La scăderea valorii de rezistență a lui R3, banda s-a îngustat, iar răspunsul la sarcină s-a înrăutățit. Nu există probleme cu funcționarea în sine, dar există o marjă de fază prea mare.

③ R3=27 kΩ、C6＝2700 pF

※ Prin creșterea rezistenței R3, banda este lărgită și răspunsul la sarcină este îmbunătățit, dar sunetul are loc la fluctuația tensiunii (secțiune de formă de undă mărită).

Marja de fază este mică și, în funcție de împrăștiere, pot apărea oscilații anormale.

④ R3=43 kΩ、C6＝2700 pF

※ Când valoarea rezistenței lui R3 este crescută în continuare, apare o oscilație anormală.

Cele de mai sus sunt exemple de ajustare a caracteristicii de răspuns folosind pinul ITH. În esență, tranzitorii de tensiune care apar în tensiunea de ieșire nu poate fi eliminat complet și astfel se fac ajustări astfel încât răspunsul să nu pună probleme pentru funcționarea circuitului alimentat cu curent.

Întrebări Frecvente

1. Î: Care este avantajul comutării regulatorului? 

R: Regulatoarele de comutare sunt eficiente, deoarece elementele din serie sunt fie complet pornite, fie oprite, astfel încât cu greu disipă puterea. Spre deosebire de regulatoarele liniare, regulatoarele de comutare pot produce tensiuni de ieșire mai mari decât tensiunea de intrare sau de polaritate opusă.

2. Î: Care sunt trei tipuri de regulatoare de comutare? 

R: Regulatoarele de comutare sunt împărțite în trei tipuri: regulatoare step-up, step-down și inverter.

3. Î: Unde sunt folosite regulatoarele de comutare? 

R: Regulatoarele de comutare sunt folosite pentru protectie de supravoltaj, telefoane portabile, platforme de jocuri video, roboți, camere digitale și computere. Regulatoarele de comutare sunt circuite complexe, deci nu sunt foarte populare în rândul amatorilor.

4. Î: Cum aleg un regulator de comutare?

A: Factori de luat în considerare la selectarea regulatorului de comutare:

● Gama de tensiune de intrare. Aceasta se referă la intervalul admisibil de tensiune de intrare suportat de IC.

● Domeniul tensiunii de ieșire. Regulatoarele de comutare au de obicei ieșiri variabile

● Curent de ieșire

● Domeniul de temperatură de funcționare

● Zgomot

● Eficiență

● Reglarea sarcinii

● Ambalaj si dimensiuni.

Concluzie

În această cotă, cunoaștem definiția răspunsului tranzitoriu de sarcină, cum să-l măsuram și aflăm exemplul real. Această abilitate vă poate ajuta în mod eficient să detectați problemele de stabilitate ale unei sarcini precum un regulator de comutare și să evitați riscurile de siguranță ale circuitului. Încercați să măsurați răspunsul tranzitoriu acum! Doriți mai multe despre măsurarea răspunsului tranzitoriu? Lasă-ți comentariile mai jos și spune-ne ideile tale! Dacă credeți că acest share vă este util, nu uitați să distribuiți această pagină!

De asemenea, Citiți

● Cum protejează sursele de alimentare de supratensiune circuitele de supratensiune tiristoare SCR?

● Un ghid suprem pentru diodele Zener în 2021

● Un ghid complet pentru reglementarea LDO în 2021

● Lucruri pe care nu ar trebui să le ratezi despre Facebook Meta și Metaverse

Lăsaţi un mesaj 

Lista de mesaje