Ce este răspunsul tranzitoriu?

Un convertor de putere ideal trebuie să mențină o tensiune de ieșire stabilă, indiferent de modul în care se modifică sarcina. Cu toate acestea, în aplicații, pasul de sarcină de ieșire va afecta tensiunea de ieșire. De exemplu, cantitatea de modificare a tensiunii de ieșire măsurată pentru diferite sarcini în starea staționară este reglarea sarcinii. Când sarcina se schimbă într-o stare tranzitorie, este necesar să se ia în considerare depășirea, depășirea și timpul de recuperare a tensiunii de ieșire. Acești trei indicatori se bazează toți pe sistemul de compensare al convertorului. Acest articol va introduce procesul de apariție a răspunsului tranzitoriu și factorii care afectează răspunsul tranzitoriu și va observa modificările tensiunii de ieșire în diferite condiții prin măsurarea reală a formei de undă și va oferi sugestii de îmbunătățire.

1. Răspuns tranzitoriu

Când sarcina se modifică instantaneu, tensiunea de ieșire va produce o reacție. Cu alte cuvinte, procesul de revenire la valoarea setată după ce tensiunea de ieșire crește sau scade, care se numește răspuns tranzitoriu.

Mai jos este folosit convertorul de putere pentru a analiza modul în care apare răspunsul tranzitoriu. Figura 1 este o diagramă schematică a convertorului de putere. Și figura 2 arată procesul prin care atunci când curentul de sarcină de la ușor la greu, tensiunea de ieșire și curentul inductor reacționează în același timp. În condițiile schimbărilor curente, capacitatea nu poate fi privită ca un condensator ideal, așa că trebuie luate în considerare elementele parazite, inclusiv rezistența în serie echivalentă (ESR) și inductanța în serie echivalentă (ESL).

Când treapta de sarcină și curentul de ieșire cresc instantaneu, convertorul nu poate răspunde pentru a furniza suficient curent imediat. Deci, condensatorul de ieșire se descarcă pentru a compensa lipsa curentului de ieșire, iar ESR și ESL ale condensatorului de ieșire vor face ca tensiunea pe condensatorul de ieșire să scadă. ESR provoacă o cădere de tensiune și este corelat pozitiv cu gradul de modificare a sarcinii. ESL reduce tensiunea de pe ambele părți ale condensatorului de ieșire și generează vârfuri. În funcție de caracteristicile inductanței, vârfurile generate de ESL sunt legate de timpul tranzitoriu al sarcinii. Dacă sarcina crește mai repede, cu atât vârfurile de tensiune sunt mai mari.

Când scăderea de tensiune este detectată de amplificatorul de eroare, sistemul de feedback va crește tensiunea compensatorului și va crește timpul de pornire a comutatorului Q1. Astfel încât curentul inductorului crește pentru a satisface curentul de sarcină crescut, iar condensatorul începe să se încarce. Tensiunea de ieșire tinde să fie stabilă.

Testul de răspuns tranzitoriu poate înțelege stabilitatea tensiunii de ieșire a convertorului. Specificațiile convertorului de putere au definit de obicei timpul de răspuns tranzitoriu și toleranța tensiunii de ieșire. Trebuie să rețineți în timpul măsurării că timpul tranzitoriu de sarcină ar trebui mult mai scurt decât timpul de recuperare tranzitoriu, iar perioada tranzitoriului de sarcină trebuie să fie mai mare decât timpul de recuperare al convertorului, altfel problema de stabilitate nu poate fi afișată pe forma de undă.

Figura următoare prezintă o formă de undă tipică de răspuns tranzitoriu. În acest caz, ieșirea este de 12VDC, sarcina este de la 75% la 100% la 75%, modificarea maximă a tensiunii este de 100mV, ceea ce este echivalent cu 0.8% din tensiunea de ieșire, iar timpul de recuperare este de 250ms. Procesul de recuperare a tensiunii tranzitorii este o curbă netedă, care prezintă caracteristici stabile ale circuitului.

2. Factorii afectează răspunsul tranzitoriu

În sistemul de control general, mai mulți factori afectează performanța răspunsului tranzitoriu. În primul rând, componentele utilizate în întreaga buclă, cum ar fi cuplajul optic, diodele și transformatoarele, au timp de întârziere. Înseamnă că atunci când sarcina se schimbă, convertorul va începe reacția după timpul minim de întârziere. Acest timp de întârziere minim nu reprezintă timpul de răspuns tranzitoriu, ci doar o mică parte din acesta.

Principalii factori care afectează răspunsul tranzitoriu cum ar fi nivelul de compensare al amplificatorului de eroare internă. Amplificatorul de eroare este folosit pentru a regla PWM (Pulse Width Modulation), iar PWM modulează timpul de pornire al tranzistorului pentru a răspunde la modificarea tensiunii de ieșire. Și lățimea de bandă a buclei de control va afecta viteza de reglare. Când lățimea de bandă este mai mare, tranzitorii de încărcare se pot ajusta mai rapid.

Doi factori afectează răspunsul tranzitoriu în condiții externe. Una este capacitatea de ieșire. Dacă capacitatea este mare, depășirea sau depășirea tensiunii de ieșire se poate reduce, dar timpul de recuperare va crește. Al doilea este mărimea schimbării și rata de schimbare a curentului de sarcină. Când curentul de sarcină crește sau scade lent, valoarea de vârf a tensiunii de ieșire este mică. În plus, atunci când mărimea treptei de sarcină crește, tensiunea de ieșire va crește sau va scădea brusc.

3. Forma de undă

• Capacitate diferită

Când treapta de încărcare este fixă ​​(încărcare de la 50% la 100%), singura modificare este valoarea capacității condensatorului de ieșire. Din următoarele trei forme de undă poate ști că, cu cât capacitatea este mai mare, cu atât variația tensiunii de ieșire este mai mică, dar timpul de recuperare va crește.

• Mărime diferită a treptei de încărcare

Când capacitatea de ieșire este fixă ​​(100uF), singura diferență este mărimea schimbării treptei de sarcină. Când treapta de încărcare este de 25% sarcină (de la 75% la 100%), subdepășirea tensiunii de ieșire este de 50mV, iar timpul de recuperare este de 200us. Apoi, figurile 8 și 9 arată că treapta de sarcină crește la 50% și 75% sarcină, aceasta face ca tensiunea de depășire să fie mai mare, iar timpul de recuperare necesită mai mult.

• Rată diferită de modificare a sarcinii

Următoarele figuri de mai jos arată că rata diferită de sarcină se modifică. Cu cât curentul de sarcină crește sau scade mai rapid, cu atât este mai mare depășirea sau depășirea tensiunii de ieșire. În schimb, cu cât treapta de sarcină mai lentă rezultă o modificare mai mică a tensiunii de ieșire.

4. Metodă îmbunătățită

• Adăugați condensator de ieșire

Pentru a obține o tensiune de ieșire stabilă, cel mai simplu mod a crescut capacitatea de ieșire, dar ESR și ESL trebuie încă luate în considerare. Condensatorii ceramici au ESR scăzut și sunt, de asemenea, o alegere mai bună în reducerea tranzitorilor de tensiune. În general, condensatoarele ceramice sunt amplasate aproape de capătul de sarcină al aplicației reale. Pe lângă reducerea tranzitorilor de tensiune, evită și oscilațiile în bucla de control a convertorului. În plus, puteți adăuga un condensator electrolitic lângă ieșirea convertorului. Când există un pas de sarcină, condensatorul electrolitic va reacționa rapid în stadiul inițial, astfel încât circuitul de feedback să poată răspunde mai rapid, ceea ce este util în circuitele de răspuns cu feedback lent.

 

• Sugestie de aspect

La sarcini dinamice, distanța dintre convertor și sarcină poate afecta calitatea puterii de ieșire. Și rezistența parazită și inductanța de pe cale vor provoca o scădere a tensiunii de ieșire și vor duce la o reglare slabă a sarcinii. Deci, convertorul și sarcina trebuie să fie plasate cât mai aproape posibil. Pentru a reduce efectul răspunsului tranzitoriu de sarcină, în general, capacitatea de ieșire este crescută pentru a reduce răspunsul la tensiunea de ieșire, iar poziția condensatoarelor este cea mai eficientă pe calea curentului principal.

5. Rezumat

Odată cu tendința pieței, multe produse electronice tind să necesite curent mai rapid și mai mare. În selecția convertoarelor de putere, produsele cu tensiune de ieșire stabilă sunt mai populare. Testul de răspuns tranzitoriu poate înțelege stabilitatea buclei de control, reglarea sarcinii, timpul de recuperare tranzitoriu și sunetul. După înțelegerea factorilor care afectează răspunsul tranzitoriu, cea mai potrivită metodă de îmbunătățire poate găsi pentru a obține un convertor de putere mai stabil.

 

 

CTC este un furnizor profesionist de servicii pentru module de alimentare de ultimă generație (convertor AC la DC și Convertor DC la DC) pentru aplicații critice la nivel mondial de 30 de ani. Competența noastră de bază este să proiectăm și să livrăm produse cu tehnologii de vârf, prețuri competitive, termene de livrare extrem de flexibile, servicii tehnice globale și producție de înaltă calitate (Made In Taiwan).

CTC este singura corporație certificată cu ISO-9001, IATF-16949, ISO22613(IRIS) și ESD/ANSI-2020. Ne putem asigura 100% nu numai produsul, ci și fluxul nostru de lucru și serviciul pentru a se potrivi cu sistemul de management al calității pentru fiecare aplicație de vârf încă de la început. De la proiectare până la producție și asistență tehnică, fiecare detaliu este operat la cele mai înalte standarde.

Lăsaţi un mesaj 

Lista de mesaje