Supressão de ondulação na fonte de alimentação chaveada
Para chaveamento de ripple, tanto na teoria quanto na prática deve existir. Geralmente, existem cinco maneiras de suprimi-lo ou reduzi-lo:
1. Aumente a indutância e o filtro do capacitor de saída
De acordo com a fórmula de comutação da fonte de alimentação, a flutuação da corrente no indutor é inversamente proporcional ao valor da indutância e a ondulação de saída é inversamente proporcional ao valor do capacitor de saída. Portanto, aumentar o valor do indutor e o valor do capacitor de saída pode reduzir a ondulação.
Da mesma forma, a relação entre ondulação de saída e capacitância de saída: vripple=Imax/(Co×f). Pode ser visto que aumentar o valor do capacitor de saída pode reduzir a ondulação.
Normalmente, para capacitores de saída, capacitores eletrolíticos de alumínio são usados para atingir grande capacidade. No entanto, os capacitores eletrolíticos não são muito eficazes na supressão do ruído de alta frequência e o ESR é relativamente grande; portanto, um capacitor de cerâmica será conectado em paralelo próximo a ele para compensar a falta de capacitores eletrolíticos de alumínio.
Ao mesmo tempo, quando a fonte de alimentação comutada está funcionando, a tensão Vin no terminal de entrada não muda, mas a corrente muda com a chave. Neste momento, a fonte de alimentação de entrada não fornecerá corrente muito bem, geralmente próxima ao terminal de entrada de corrente (pegue o tipo BucK como exemplo, próximo a SWITcH), e conecte um capacitor em paralelo para fornecer corrente.
O efeito do método acima na redução da ondulação é limitado. Devido às limitações de volume, a indutância não será muito grande; se a capacitância de saída aumentar para um certo nível, não haverá nenhum efeito óbvio na redução da ondulação; aumentar a frequência de comutação aumentará a perda de comutação. Portanto, quando os requisitos são mais rígidos, esse método não é muito bom. Para o princípio da fonte de alimentação comutada, etc., você pode consultar vários manuais de projeto de fonte de alimentação comutada.
2. Filtragem de dois estágios, ou seja, adicionando um estágio adicional de filtro LC
O filtro LC tem um efeito de supressão mais óbvio na ondulação do ruído. De acordo com a frequência da ondulação a ser removida, uma indutância e capacitância apropriadas são selecionadas para formar um circuito de filtro, que geralmente pode reduzir muito bem a ondulação.
Se o ponto de amostragem for selecionado antes do filtro LC (Pa), a tensão de saída diminuirá. Como qualquer indutor possui uma resistência CC, quando houver saída de corrente, haverá uma queda de tensão no indutor, resultando em uma queda na tensão de saída da fonte de alimentação. E essa queda de tensão varia com a corrente de saída.
O ponto de amostragem é selecionado após o filtro LC (Pb), de modo que a tensão de saída seja a tensão que desejamos. Mas isso introduz uma indutância e um capacitor dentro do sistema de energia, o que pode causar instabilidade no sistema. Em relação à estabilidade do sistema, muitas informações foram introduzidas, então não vou escrever em detalhes aqui.
3. Depois de alternar a saída da fonte de alimentação, conecte ao filtro LDO
Esta é a forma mais eficaz de reduzir ripple e ruído, a tensão de saída é constante, não havendo necessidade de trocar o sistema de realimentação original, mas também é o método com maior custo e maior consumo de energia. Qualquer LDO tem um indicador: a taxa de rejeição de ruído. é uma curva de frequência-dB.
Para reduzir a ondulação. O layout do PCB da fonte de alimentação chaveada também é muito crítico, o que é um problema muito difícil. Existem engenheiros de PCB de fonte de alimentação de comutação dedicados. Para ruído de alta frequência, devido à alta frequência e grande amplitude, embora a filtragem pós-estágio tenha um certo efeito, o efeito não é óbvio. Há pesquisas especiais nesta área, e a maneira mais simples é conectar a capacitância C ou RC, ou indutância em série no diodo.
4. Conecte o capacitor C ou RC no diodo
Quando um diodo é ligado e desligado em alta velocidade, parâmetros parasitas devem ser considerados. Durante o período de recuperação reversa do diodo, a indutância equivalente e a capacitância equivalente tornam-se um oscilador RC, gerando oscilação de alta frequência. Para suprimir essa oscilação de alta frequência, um capacitor C ou rede de amortecimento RC precisa ser conectado em paralelo ao diodo. A resistência é geralmente 10Ω-100Ω, e a capacitância é 4,7pF-2.2nF.
O valor do capacitor C ou RC conectado em paralelo ao diodo só pode ser determinado por tentativa e erro. Se não for selecionado corretamente, causará oscilações mais graves.
Se os requisitos para ruído de alta frequência forem rígidos, a tecnologia de comutação suave pode ser usada. Existem muitos livros dedicados à comutação suave.
5. O diodo é seguido por um indutor (filtro EMI)
Este também é um método comumente usado para suprimir o ruído de alta frequência. Visando a frequência de geração de ruído, selecionar o elemento de indutância apropriado também pode suprimir o ruído de forma eficaz. Deve-se notar que a corrente nominal do indutor deve atender aos requisitos reais. O método relativamente simples não será explicado em detalhes.
