Como resolver o ruído da fonte de alimentação de comutação
Desligado, tamanho pequeno, baixo custo e alta eficiência o tornam um grande valor.
No entanto, sua maior desvantagem é o alto ruído de saída devido a altos transientes de comutação. É essa deficiência que os impede de serem usados em circuitos analógicos de alto desempenho alimentados principalmente por reguladores lineares.
No entanto, foi comprovado que, em muitas aplicações, um conversor chaveado adequadamente filtrado pode substituir um regulador linear para gerar uma fonte de alimentação de baixo ruído.
Portanto, é necessário projetar um filtro multiestágio otimizado e amortecido para eliminar o ruído de saída do conversor de potência chaveado.
O circuito de exemplo neste artigo usará um conversor boost, mas os resultados podem ser aplicados diretamente a qualquer conversor DC-DC. A Figura 1 mostra as formas de onda básicas de um conversor boost no modo de corrente constante (CCM).
Figura 1. Tensão básica e formas de onda de corrente de um conversor Boost
O filtro de saída é importante para uma topologia boost ou qualquer outra topologia com modo de corrente descontínua, devido aos rápidos tempos de subida e descida da corrente na chave B. Isso resulta em indutância parasita nas chaves de excitação, layout e capacitores de saída. O resultado é que, em uso real, a forma de onda de saída se parece mais com a Figura 2 do que com a Figura 1, mesmo com um bom layout e capacitores de saída de cerâmica.
2. Formas de onda medidas típicas de um conversor boost em DCM
A ondulação de comutação (frequência de comutação) devido a alterações na carga do capacitor é muito pequena em comparação com o zumbido não amortecido do comutador de saída, doravante referido como ruído de saída. Normalmente, esse ruído de saída varia de 10 MHz a mais de 100 MHz, bem além da frequência auto-ressonante da maioria dos capacitores de saída de cerâmica. Portanto, adicionar capacitância extra não ajuda muito na atenuação do ruído.
Existem também muitos tipos de filtros adequados para filtrar essa saída. Vamos explicar cada filtro e dar um design passo a passo.
As fórmulas neste artigo não são rigorosas e algumas suposições razoáveis são feitas para simplificar essas fórmulas até certo ponto. Algumas iterações ainda são necessárias, pois cada componente afeta os valores dos outros componentes.
A ferramenta de projeto ADIsimPower evita esse problema usando uma fórmula de linearização para valores de componentes (como custo ou tamanho) para otimizar antes de realmente selecionar componentes e, em seguida, otimizar a saída após selecionar componentes reais de um banco de dados de milhares de dispositivos. Mas esse nível de complexidade é desnecessário quando se inicia um projeto. Usando os cálculos fornecidos, usando um simulador SIMPLIS – como o ADIsimPE™ gratuito – ou passando algum tempo na bancada do laboratório, você pode chegar a um projeto satisfatório com o mínimo de esforço.
