Hva er forbigående respons?

En ideell strømomformer må opprettholde en stabil utgangsspenning, uansett hvordan belastningen endres. I applikasjoner vil imidlertid utgangslasttrinnet påvirke utgangsspenningen. For eksempel er mengden endring av utgangsspenningen målt for forskjellige belastninger i steady-state lastreguleringen. Når belastningen endrer seg i en forbigående tilstand, er det nødvendig å vurdere oversvinget, underskuddet og gjenopprettingstiden for utgangsspenningen. Disse tre indikatorene er alle avhengige av kompensasjonssystemet til omformeren. Denne artikkelen vil introdusere forekomstprosessen av transient respons og faktorene som påvirker transientresponsen og observere endringene i utgangsspenning under forskjellige forhold gjennom faktisk bølgeformmåling, og gi forslag til forbedringer.

1. Forbigående respons

Når belastningen endres øyeblikkelig, vil utgangsspenningen produsere en reaksjon. Med andre ord, prosessen med å gå tilbake til den innstilte verdien etter at utgangsspenningen stiger eller faller, som kalles transientresponsen.

Følgende er strømomformeren som brukes til å analysere hvordan transientresponsen oppstår. Figur 1 er et skjematisk kretsskjema av kraftomformeren. Og figur 2 viser prosessen at når laststrømmen fra lett til tung, reagerer utgangsspenning og induktorstrøm samtidig. Under dagens endringer kan ikke kapasitansen betraktes som en ideell kondensator, så parasittiske elementer må vurderes, inkludert ekvivalent seriemotstand (ESR) og ekvivalent serieinduktans (ESL).

Når belastningstrinnet og utgangsstrømmen øker øyeblikkelig, kan ikke omformeren reagere på å gi nok strøm umiddelbart. Så utgangskondensatoren utlades for å kompensere for mangelen på utgangsstrøm, og ESR og ESL til utgangskondensatoren vil få spenningen over utgangskondensatoren til å falle. ESR forårsaker et spenningsfall og er positivt korrelert med graden av lastendring. ESL reduserer spenningen på begge sider av utgangskondensatoren og genererer pigger. I henhold til egenskapene til induktansen, er toppene generert av ESL relatert til lastens forbigående tid. Hvis jo raskere belastningen stiger, desto større genererer spenningsspissene.

Når spenningsfallet oppdages av feilforsterkeren, vil tilbakemeldingssystemet øke spenningen til kompensatoren og øke innkoblingstiden til bryteren Q1. Slik at induktorstrømmen stiger for å møte den økte laststrømmen, og kondensatoren begynner å lade. Utgangsspenningen har en tendens til å være stabil.

Transientresponstesten kan forstå stabiliteten til omformerens utgangsspenning. Spesifikasjonene til strømomformeren har vanligvis definert den transiente responstiden og toleransen for utgangsspenning. Det må merkes under målingen at lasttransienttiden skal være mye kortere enn transientgjenopprettingstiden, og perioden for lasttransienten må være større enn gjenopprettingstiden til omformeren, ellers kan ikke stabilitetsproblemet vises på bølgeformen.

Følgende figur viser en typisk transient responsbølgeform. I dette tilfellet er utgangen 12VDC, belastningen er fra 75% til 100% til 75%, maksimal spenningsendring er 100mV, som tilsvarer 0.8% av utgangsspenningen, og gjenopprettingstiden er 250ms. Prosessen med spenningstransientgjenoppretting er en jevn kurve som viser stabile kretsegenskaper.

2. Faktorene påvirker den forbigående responsen

I det generelle kontrollsystemet påvirker flere faktorer ytelsen til transient respons. Først av alt har komponentene som brukes i hele sløyfen, som optisk kobling, dioder og transformatorer, forsinkelsestid. Det betyr at når belastningen endres, vil omformeren starte reaksjonen etter minimumsforsinkelsestiden. Denne minste forsinkelsestiden representerer ikke den forbigående responstiden, men bare en liten del av den.

Hovedfaktorene som påvirker transientresponsen som kompensasjonsnivået til den interne feilforsterkeren. Feilforsterkeren brukes til å justere PWM (Pulse Width Modulation), og PWM modulerer transistorens på-tid for å reagere på endringen i utgangsspenningen. Og båndbredden til kontrollsløyfen vil påvirke hastigheten på justeringen. Når båndbredden er større, kan lasttransienten justeres raskere.

To faktorer påvirker den forbigående responsen under ytre forhold. Den ene er utgangskapasitansen. Hvis kapasitansen er stor, kan under- eller overskridelsen av utgangsspenningen reduseres, men gjenopprettingstiden vil øke. Den andre er størrelsen på endringen og endringshastigheten til laststrømmen. Når belastningsstrømmen stiger eller faller sakte, er toppverdien til utgangsspenningen liten. I tillegg, når størrelsen på belastningstrinnet øker, vil utgangsspenningen stige eller falle kraftig.

3. Bølgeformen

• Ulik kapasitans

Når belastningstrinnet er fast (50 % til 100 % belastning), er den eneste endringen kapasitansverdien til utgangskondensatoren. Den kan vite fra de følgende tre bølgeformene at jo større kapasitansen er, jo mindre variasjon av utgangsspenningen er, men gjenopprettingstiden vil øke.

• Ulik størrelse på belastningstrinn

Når utgangskapasitansen er fast (100uF), er den eneste forskjellen størrelsen på lasttrinnsendring. Når belastningstrinnet er 25 % belastning (fra 75 % til 100 %), er underskuddet til utgangsspenningen 50 mV, og gjenopprettingstiden er 200 us. Så viser figur 8 og 9 at belastningstrinnet øker til 50 % og 75 % belastning, det gjør at underspenningen blir større og gjenopprettingstiden trenger lengre.

• Ulik hastighet på belastningsendring

Følgende figurer nedenfor viser at den forskjellige belastningen endres. Jo raskere belastningsstrømmen stiger eller faller, desto større er utgangsspenningens under- eller oversving. Derimot resulterer jo langsommere belastningstrinn jo mindre utgangsspenningsendring.

4. Forbedret metode

• Legg til utgangskondensator

For å oppnå en stabil utgangsspenning, økte den enkleste måten utgangskapasitansen, men ESR og ESL må fortsatt vurderes. Keramiske kondensatorer har lav ESR og er også et bedre valg for å redusere spenningstransienter. Generelt plasseres keramiske kondensatorer nær belastningsenden av den faktiske applikasjonen. I tillegg til å redusere spenningstransienter, unngår den også oscillasjoner i omformerens kontrollsløyfe. Dessuten kan du legge til en elektrolytisk kondensator nær utgangen til omformeren. Når det er et belastningstrinn, vil elektrolytkondensatoren reagere raskt i det innledende trinnet slik at tilbakemeldingskretsen kan reagere raskere, noe som er nyttig i kretser med langsomme tilbakemeldinger.

 

• Forslag til layout

Under dynamiske belastninger kan avstanden mellom omformeren og lasten påvirke kvaliteten på utgangseffekten. Og den parasittiske motstanden og induktansen på banen vil forårsake et utgangsspenningsfall og resultere i dårlig lastregulering. Så omformeren og lasten må plasseres så nærme som mulig. For å redusere effekten av lasttransientrespons økes generelt utgangskapasitansen for å redusere utgangsspenningsresponsen, og posisjonen til kondensatorene er mest effektiv i hovedstrømbanen.

5. Sammendrag

Med markedstrenden har mange elektroniske produkter en tendens til å kreve raskere og større strøm. I utvalget av strømomformere er produktene med stabil utgangsspenning mer populære. Transientresponstesten kan forstå stabiliteten til kontrollsløyfen, lastreguleringen, den forbigående gjenopprettingstiden og ringingen. Etter å ha forstått faktorene som påvirker transientresponsen, kan den mest hensiktsmessige forbedringsmetoden finne for å oppnå en mer stabil effektomformer.

 

 

CTC er en profesjonell tjenesteleverandør for avanserte strømforsyningsmoduler (AC til DC-omformer og DC til DC-omformer) for kritiske applikasjoner over hele verden siden 30 år. Vår kjernekompetanse er å designe og levere produkter med ledende teknologier, konkurransedyktige priser, ekstremt fleksibel leveringstid, global teknisk service og høykvalitets produksjon (Made In Taiwan).

CTC er det eneste selskapet sertifisert med ISO-9001, IATF-16949, ISO22613(IRIS) og ESD/ANSI-2020. Vi kan 100 % sikre at ikke bare produktet, men også arbeidsflyten vår og tjenesten vår matcher kvalitetsstyringssystem for alle avanserte applikasjoner helt fra begynnelsen. Fra design til produksjon og teknisk støtte, hver eneste detalj drives under høyeste standard.

Legg igjen en beskjed 

Meldingsliste