Ce trebuie luat în considerare în ceea ce privește frecvența de comutare

Sursele de alimentare în modul comutator comută cu o frecvență care este fie fixă, reglabilă, fie sincronizată cu un ceas extern. Valoarea frecvenței de comutare determină dimensiunea fizică și, în consecință, costul condensatorilor și inductorilor unei surse. Există o tendință către frecvențe de comutare mai mari pentru a permite proiectarea de circuite compacte și cu costuri reduse. Oscilatoarele încorporate în circuitele integrate ale regulatorului de comutare sunt de obicei specificate pentru game de frecvență foarte largi în fișele lor de date. De exemplu, circuitul integrat al convertorului buck ADP2386 monolitic are o garanție de ±10% din frecvența de comutare setată. Alte circuite integrate regulatoare de comutare comune sunt specificate pentru ±20% sau chiar mai mult. Un set ADP2386 cu un RT la o frecvență de comutare de 600 kHz poate comuta la 540 kHz și la 660 kHz în cazuri extreme, având în vedere variația componentei de ±10% a frecvenței de comutare a ADP2386. Figura 1. Un convertor buck ADP2386 cu frecvența de comutare setată cu rezistența RT. Această posibilă variație a frecvenței de comutare de 20% în total trebuie luată în considerare la proiectarea unui circuit, deoarece curenții de vârf prin inductor diferă în funcție de frecvența de comutare reală. În consecință, ondulația curentului inductorului are un efect direct asupra ondulației tensiunii de ieșire. Figura 2 prezintă efectul frecvenței de comutare asupra ondulației curentului inductorului. Frecvența nominală de comutare de 600 kHz este afișată cu albastru. Frecvența de comutare minimă (540 kHz) este afișată în violet, iar cea maximă (660 kHz) în verde. La o setare nominală de 600 kHz, vedem o ondulație de curent de la vârf la vârf de 1.27 A atunci când regulatorul comută la 540 kHz. Cu toate acestea, cu aceeași setare de frecvență de 600 kHz, un regulator de comutare poate comuta și la 660 kHz, ceea ce corespunde unei ondulații de curent de 1.05 A. În acest exemplu, poate rezulta o diferență de ondulare a curentului bobinei de 220 mA din cauza variației frecvența de comutare de la componentă la componentă a unui circuit. Aceasta este pe întregul interval de temperatură permis. Figura 2. Ondularea curentului bobină de la vârf la vârf influențată de variația frecvenței de comutare. Setarea limitei de curent a unui regulator de comutare trebuie să fie coordonată cu acest efect. Curenții de vârf trebuie să fie suficient de mici pentru a se asigura că orice protecție existentă la supracurent nu este activată în timpul funcționării normale. Rețineți că toate celelalte variații care ar putea apărea, cum ar fi variațiile valorilor inductorului și condensatorului, nu au fost luate în considerare în acest exemplu. Pentru ondularea tensiunii de ieșire, modificarea corespunzătoare a ondulației curente dă valorile prezentate în Figura 3. Circuitul este proiectat astfel încât o ondulație de tensiune de 4.41 mV să apară la o frecvență de comutare de 600 kHz. Pentru o frecvență de comutare de 540 kHz, ondulația de tensiune este de 5.45 mV; la 660 kHz, se poate observa o ondulare de tensiune de 3.66 mV. Figura 3. Modificări ale ondulației tensiunii de ieșire din cauza variației frecvenței de comutare într-un IC regulator de comutare. În scopul acestui exemplu, singura variație a componentei luate în considerare este aceea a frecvenței de comutare în domeniul de temperatură admisibil. În practică, există multe alte variabile, cum ar fi variații ale valorilor reale ale inductorului și condensatoarelor. Acestea sunt afectate și de temperatura de funcționare. Totuși, se poate presupune și că, în majoritatea cazurilor, variația efectivă a frecvenței de comutare nu va atinge valorile limită de ±10%. În mod normal, comportamentul va apărea în jurul valorii tipice la mijlocul intervalului specificat. Pentru o analiză sistematică a tuturor variabilelor dinamice dintr-o sursă de alimentare, o analiză Monte Carlo oferă răspunsuri. Aici, variațiile diferitelor componente și parametri variabili sunt ponderate în funcție de probabilitățile lor de apariție și legate între ele. Analizele Monte Carlo pot fi efectuate cu software-ul de simulare LTspice® disponibil gratuit de la Analog Devices. Pentru mai multe informații despre cum să variați parametrii într-o simulare LTspice, vă rugăm să consultați articolul „Analiza circuitului în cel mai rău caz cu rulări minime de simulare” de Gabino Alonso și Joseph Spencer.

Lăsaţi un mesaj 

Lista de mesaje