Aby zrozumieć stabilność regulatora przełączającego, często musimy zmierzyć jego odpowiedź przejściową obciążenia. Dlatego nauka pomiaru odpowiedzi nieustalonych jest niezbędna dla inżynierów z dziedziny elektroniki.

W tym rozdziale wyjaśnimy definicję przejściowej odpowiedzi obciążenia, główne kluczowe punkty pomiaru, sposób pomiaru odpowiedzi przejściowej za pomocą FRA oraz rzeczywisty przykład pomiaru i regulacji przejściowej odpowiedzi obciążenia regulatora przełączającego. Jeśli nie wiesz, jak zmierzyć odpowiedź przejściową, możesz zapoznać się z metodą za pomocą tego udziału. Czytaj dalej!

Dzielenie się jest dbaniem o innych!

Treść

● Co to jest odpowiedź przejściowa obciążenia?

● 5 kluczowych punktów w ocenie odpowiedzi przejściowej

● Jak ocenić odpowiedź przejściową?

● Przykład dostosowania odpowiedzi przejściowej

● FAQ

● Wnioski

Co to jest odpowiedź przejściowa obciążenia?

Odpowiedź przejściowa obciążenia to charakterystyka reakcji na nagłe wahania obciążenia, czyli czas do powrotu napięcia wyjściowego do zadanej wartości po spadku lub wzroście oraz przebieg napięcia wyjściowego. Jest to parametr istotny, ponieważ dotyczy stabilności napięcia wyjściowego w stosunku do prądu obciążenia.

W przeciwieństwie do regulacji obciążenia, tak jak nazwa wskazuje na charakterystykę stanu nieustalonego. Rzeczywiste zjawiska wyjaśniono za pomocą poniższych wykresów.

Jest kilka punktów, na które warto zwrócić uwagę na wykresie:

● Na wykresach po lewej stronie prąd obciążenia (dolny przebieg) gwałtownie rośnie od zera, z czasem narastania (tr) równym 1 µs.

● Z drugiej strony, napięcie wyjściowe (górny przebieg) chwilowo spada, a następnie gwałtownie rośnie, nieznacznie przekraczając napięcie w stanie ustalonym, po czym ponownie spada do stanu stabilnego.

● Gdy prąd obciążenia nagle spada, widzimy, że zachodzi odwrotna reakcja.

Aby wyjaśnić sprawy w nieco mniej formalny sposób:

● Gdy obciążenie wzrasta, nagle potrzeba więcej prądu, a prąd wyjściowy nie jest dostarczany wystarczająco szybko, więc napięcie spada.

● W tej operacji maksymalny prąd wyjściowy jest dostarczany przez pewną liczbę cykli, aby przywrócić obniżone napięcie do zadanej wartości, ale jest dostarczane trochę za dużo i napięcie rośnie nieco wyżej, a więc dostarczany prąd jest obniżany tak, aby osiągnięta została ustawiona wartość.

Należy to rozumieć jako opis normalna odpowiedź przejściowa. Gdy występują inne czynniki i nieprawidłowości, oprócz tego uwzględniane są inne zjawiska.

W idealnej reakcji przejściowej obciążenia występuje reakcja na wahania prądu obciążenia w ciągu kilku cykli przełączania (krótki czas), a spadek (wzrost) napięcia wyjściowego jest utrzymywany na minimalnym poziomie i powraca do regulacji w minimalnej ilości czas.

Oznacza to, że wystąpienie napięcia przejściowego, takiego jak skoki na wykresie, występuje w bardzo krótkim czasie. Środkowy wykres dotyczy czasu narastania/opadania prądu obciążenia 10 µs, a wykres po prawej stronie 100 µs. Są to przykłady, w których łagodniejsze wahania prądu obciążenia skutkują lepszą odpowiedzią, przy niewielkich wahaniach napięcia wyjściowego. Jednak w rzeczywistości trudno jest wyregulować przejściowe zachowanie prądu obciążenia w obwodzie.

Opisaliśmy charakterystykę odpowiedzi przejściowej zasilacza, ale można je traktować jako zasadniczo takie same, jak charakterystyki częstotliwościowe wzmacniacza operacyjnego (margines fazowy i częstotliwość podziału). Jeżeli charakterystyka częstotliwościowa pętli sterowania zasilaniem jest odpowiednia i stabilna, wówczas przejściowe wahania napięcia wyjściowego można ograniczyć do minimum.

Przejściowa charakterystyka odpowiedzi

5 kluczowych punktów w ocenie odpowiedzi przejściowej

Poniżej podsumowano ważne punkty, o których należy pamiętać podczas oceny odpowiedzi przejściowej zasilacza.

● Sprawdź regulację i szybkość reakcji wyjścia na nagłe wahania prądu obciążenia, na przykład podczas przechodzenia do wybudzenia ze stanu czuwania.

● Gdy trzeba wyregulować charakterystykę częstotliwościową, do regulacji należy użyć styku ITH.

● Margines fazy i częstotliwość podziału można wywnioskować z obserwowanego przebiegu, ale za pomocą analizatora odpowiedzi częstotliwościowej (FRA) jest wygodne.

● Określ, czy reakcja odpowiada normalnej pracy, czy jest nieprawidłowa z powodu nasycenia cewki indukcyjnej, funkcji ograniczania prądu itp.

● Gdy nie można uzyskać wymaganej charakterystyki odpowiedzi, należy zbadać odrębną metodę sterowania lub częstotliwość, ustawianie stałej zewnętrznej itp.

Jak ocenić odpowiedź przejściową?

Wyjaśniono konkretną metodę oceny.

● Kiedy przeprowadzane są eksperymenty, obwód lub urządzenie, którego prąd obciążenia może być natychmiastowo przełączany, jest podłączany do wyjścia obwodu zasilania w celu oceny, oraz można wykorzystać pomocny oscyloskop do oceny obserwować napięcie wyjściowe i prąd wyjściowy.

● Jeśli odpowiedź rzeczywistego sprzętu ma zostać potwierdzona, na przykład tworzony jest stan, w którym CPU lub podobny przechodzi ze stanu gotowości do pełnego działania, a wyjście jest podobnie obserwowane.

Ważne punkty w przeprowadzaniu ocen zostały opisane powyżej; margines fazy i częstotliwość podziału można zawsze wywnioskować z obserwowanego przebiegu, ale jest to dość kłopotliwe.

Ostatnio dość szeroko rozpowszechniło się urządzenie pomiarowe zwane analizatorem odpowiedzi częstotliwościowej (FRA), które może służyć do pomiaru marginesów fazowych i charakterystyk częstotliwościowych niezwykle prostych obwodów zasilających. Korzystanie z FRA może być bardzo skuteczne.。

Gdy w praktyce nie istnieje odpowiednie urządzenie obciążeniowe zdolne do natychmiastowego włączania i wyłączania dużego prądu, które można wykorzystać w eksperymentach, można zastosować prosty obwód, taki jak ten po prawej stronie, w którym przełączany jest tranzystor MOSFET. Oczywiście należy określić tr i tf.

Przykład regulacji stanu nieustalonego

Niektóre układy scalone regulatorów przełączania mają pin do regulacji charakterystyki odpowiedzi; w wielu przypadkach nazywa się to ITH. W obwodzie aplikacyjnym wskazanym w arkuszu danych dla układu scalonego przedstawione są mniej lub bardziej rozsądne wartości komponentów i konfiguracja kondensatora i rezystora, które mają być podłączone do pinu ITH w tych warunkach. Zasadniczo jest to traktowane jako punkt wyjścia, a zmiany są dokonywane tak, aby spełnić wymagania dotyczące faktycznie wytwarzanego obwodu. Prawdopodobnie najlepiej zacząć od unieruchomienia kondensatora i zmiany wartości rezystancji.

Poniżej przedstawiono przebiegi oscyloskopowe oraz wykresy analizy charakterystyki częstotliwościowej uzyskane za pomocą FRA, pokazujące sposób zmiany charakterystyki przejściowej odpowiedzi obciążenia BD9A300MUV użytego w tych przykładach, gdy pojemność kondensatora na pinie ITH jest stała, a wartość rezystancji wynosi skorygowana.

① R3=9.1 kΩ、C6＝2700 pF (Zasadniczo odpowiednią charakterystykę odpowiedzi i częstotliwości uzyskuje się przy użyciu zalecanych wartości)

② R3=3 kΩ, C6＝2700 pF

※ Po obniżeniu wartości rezystancji R3 pasmo zawężało się, a odpowiedź obciążenia ulegała pogorszeniu. Z samą obsługą nie ma problemów, ale margines fazowy jest zbyt duży.

③ R3=27 kΩ, C6＝2700 pF

※ Zwiększenie rezystancji R3 powoduje poszerzenie pasma i poprawę odpowiedzi obciążenia, ale dzwonienie występuje przy wahaniach napięcia (powiększony przekrój przebiegu).

Margines fazy jest niewielki iw zależności od rozproszenia mogą wystąpić nienormalne oscylacje.

④ R3=43 kΩ, C6＝2700 pF

※ Gdy wartość rezystancji R3 jest dalej podnoszona, pojawiają się nienormalne oscylacje.

Powyższe są przykładami regulacji charakterystyki odpowiedzi za pomocą pinu ITH. W istocie, przejściowe napięcia występujące w napięciu wyjściowym nie da się całkowicie wyeliminować, dlatego regulacje są dokonywane w taki sposób, aby odpowiedź nie stwarzała problemów w działaniu obwodu zasilanego prądem.

Często Zadawane Pytania

1. P: Jaka jest zaleta przełączania regulatora?

O: Regulatory przełączające są wydajne, ponieważ elementy szeregowe są albo całkowicie włączone, albo wyłączone, więc prawie nie rozpraszają mocy. W przeciwieństwie do regulatorów liniowych, regulatory przełączające mogą wytwarzać napięcia wyjściowe wyższe niż napięcie wejściowe lub o przeciwnej polaryzacji.

2. P: Jakie są trzy rodzaje regulatorów przełączania?

Odp.: Regulatory przełączające dzielą się na trzy typy: regulatory step-up, step-down i inwerterowe.

3. P: Gdzie są używane regulatory przełączające?

Odp .: Regulatory przełączające są używane do ochrona przed wysokim napięciem, telefony przenośne, platformy do gier wideo, roboty, aparaty cyfrowe i komputery. Regulatory przełączające są złożonymi obwodami, więc nie są zbyt popularne wśród amatorów.

4. P: Jak wybrać regulator przełączający?

A: Czynniki do rozważenia przy wyborze regulatora przełączającego:

● Zakres napięcia wejściowego. Odnosi się to do dopuszczalnego zakresu napięcia wejściowego obsługiwanego przez układ scalony.

● Zakres napięcia wyjściowego. Regulatory przełączające mają zwykle zmienne wyjścia

● Prąd wyjściowy

● Zakres temperatur pracy

● Hałas

● Wydajność

● Regulacja obciążenia

● Opakowanie i wymiary.

Wnioski

W tym udziale znamy definicję przejściowej odpowiedzi obciążenia, jak ją mierzyć i poznajemy rzeczywisty przykład. Ta umiejętność może skutecznie pomóc w wykryciu problemów ze stabilnością obciążenia, takiego jak regulator przełączający, i uniknąć zagrożeń dla bezpieczeństwa obwodu. Spróbuj teraz zmierzyć odpowiedź przejściową! Czy chcesz więcej o pomiarze odpowiedzi przejściowej? Zostaw swoje komentarze poniżej i przedstaw nam swoje pomysły! Jeśli uważasz, że to udostępnienie jest dla Ciebie pomocne, nie zapomnij udostępnić tej strony!

Przeczytaj również

● W jaki sposób tyrystorowe obwody łomowe tyrystorowe SCR chronią zasilacze przed przepięciem?

● Kompletny przewodnik po diodach Zenera w 2021 r.

● Kompletny przewodnik po regulatorze LDO w 2021 r.

● Rzeczy, których nie powinieneś przegapić w Facebook Meta i Metaverse

Poprzednia:3 główne typy obwodów łomu do ochrony przed przepięciami

Dalej:Kompletny przewodnik po diodach Zenera w 2021 r.