Mis on mööduv reaktsioon?

Ideaalne võimsusmuundur peab säilitama stabiilse väljundpinge, olenemata koormuse muutumisest. Kuid rakendustes mõjutab väljundkoormuse samm väljundpinget. Näiteks erinevate koormuste korral mõõdetud väljundpinge muutumise suurus püsiseisundis on koormuse reguleerimine. Kui koormus muutub mööduvas olekus, tuleb arvestada väljundpinge üle-, ala- ja taastumisajaga. Kõik need kolm indikaatorit sõltuvad muunduri kompensatsioonisüsteemist. See artikkel tutvustab mööduva reaktsiooni esinemisprotsessi ja tegureid, mis mõjutavad siirdereaktsiooni ning vaatleb tegeliku lainekuju mõõtmise kaudu väljundpinge muutusi erinevates tingimustes ning annab soovitusi selle parandamiseks.

1. Mööduv reaktsioon

Kui koormus muutub koheselt, tekitab väljundpinge reaktsiooni. Teisisõnu, pärast väljundpinge tõusu või langust seatud väärtuse juurde naasmise protsess, mida nimetatakse mööduvaks reaktsiooniks.

Järgnevalt on võimsusmuundurit kasutatud ajutise reaktsiooni esinemise analüüsimiseks. Joonis 1 on toitemuunduri skemaatiline skeem. Ja joonisel 2 on näidatud protsess, mille käigus kui koormusvool kergest raskeni, reageerivad väljundpinge ja induktiivpooli vool samal ajal. Praeguste muudatuste kohaselt ei saa mahtuvust pidada ideaalseks kondensaatoriks, seega tuleb arvestada parasiitelementidega, sealhulgas ekvivalentse jadatakistuse (ESR) ja ekvivalentse jadainduktiivsusega (ESL).

Kui koormusaste ja väljundvool suurenevad koheselt, ei suuda muundur reageerida, et anda kohe piisavalt voolu. Seega tühjeneb väljundkondensaator, et korvata väljundvoolu puudumist, ning väljundkondensaatori ESR ja ESL muudavad väljundkondensaatori pinge langema. ESR põhjustab pingelangust ja on positiivses korrelatsioonis koormuse muutuse astmega. ESL vähendab pinget väljundkondensaatori mõlemal küljel ja tekitab naelu. Vastavalt induktiivsuse omadustele on ESL-i tekitatud naelu seotud koormuse siirdeajaga. Kui mida kiiremini koormus tõuseb, seda suuremad on pinge hüpped.

Kui veavõimendi tuvastab pingelanguse, suurendab tagasisidesüsteem kompensaatori pinget ja pikendab lüliti Q1 sisselülitusaega. Nii et induktiivpooli vool tõuseb, et vastata suurenenud koormusvoolule ja kondensaator hakkab laadima. Väljundpinge kipub olema stabiilne.

Mööduva reaktsiooni test võib mõista muunduri väljundpinge stabiilsust. Toitemuunduri spetsifikatsioonides on tavaliselt määratletud siirdereaktsiooni aeg ja väljundpinge tolerants. Mõõtmisel tuleb märkida, et koormuse siirdeaeg peaks olema palju lühem kui siirde taastumisaeg ja koormuse siirdeperiood peab olema suurem kui muunduri taastumisaeg, vastasel juhul ei saa stabiilsusprobleemi lainekujul kuvada.

Järgmine joonis näitab tüüpilist mööduva reaktsiooni lainekuju. Sel juhul on väljund 12 VDC, koormus 75% kuni 100% kuni 75%, maksimaalne pingemuutus on 100 mV, mis võrdub 0.8% väljundpingest, ja taastumisaeg on 250 ms. Pinge mööduva taastumise protsess on sujuv kõver, mis näitab stabiilseid vooluahela omadusi.

2. Tegurid mõjutavad mööduvat reaktsiooni

Üldises juhtimissüsteemis mõjutavad mööduva reaktsiooni toimimist mitmed tegurid. Esiteks on kogu ahelas kasutatavatel komponentidel, nagu optiline sidestus, dioodid ja trafod, viiteaeg. See tähendab, et koormuse muutumisel hakkab muundur reageerima pärast minimaalset viivitusaega. See minimaalne viiteaeg ei esinda mööduvat reaktsiooniaega, vaid ainult väikest osa sellest.

Peamised tegurid, mis mõjutavad mööduvat reaktsiooni, nagu sisemise veavõimendi kompensatsioonitase. Veavõimendit kasutatakse PWM-i (impulsi laiuse modulatsiooni) reguleerimiseks ja PWM moduleerib transistori sisselülitusaega, et reageerida väljundpinge muutumisele. Ja juhtahela ribalaius mõjutab reguleerimise kiirust. Kui ribalaius on suurem, saab koormuse transient kiiremini kohaneda.

Välistingimustes toimuvat mööduvat reaktsiooni mõjutavad kaks tegurit. Üks on väljundmahtuvus. Kui mahtuvus on suur, võib väljundpinge ala- või ületamine väheneda, kuid taastumisaeg pikeneb. Teine on koormusvoolu muutuse suurus ja muutumise kiirus. Kui koormusvool tõuseb või langeb aeglaselt, on väljundpinge tippväärtus väike. Lisaks, kui koormuse astme suurus suureneb, tõuseb või langeb väljundpinge järsult.

3. Lainekuju

• Erinev mahtuvus

Kui koormuse samm on fikseeritud (50% kuni 100% koormus), on ainus muutus väljundkondensaatori mahtuvuse väärtus. Ta võib kolme järgmise lainekuju põhjal teada, et mida suurem on mahtuvus, seda väiksem on väljundpinge kõikumine, kuid taastumisaeg pikeneb.

• Koormusastme erinev suurus

Kui väljundmahtuvus on fikseeritud (100uF), on ainus erinevus koormuse astme muutuse suurusjärgus. Kui koormusaste on 25% koormusest (75% kuni 100%), on väljundpinge alaväärtus 50 mV ja taastumisaeg 200 us. Seejärel näitavad joonised 8 ja 9, et koormuse samm suureneb 50% ja 75% koormuseni, see muudab alampinge suuremaks ja taastumisaeg vajab pikemat aega.

• Erinevad koormuse muutused

Allolevad joonised näitavad, et erinev koormuse määr muutub. Mida kiiremini koormusvool tõuseb või langeb, seda suurem on väljundpinge ala- või ületõuge. Seevastu aeglasem koormuse samm toob kaasa väiksema väljundpinge muutuse.

4. Täiustatud meetod

• Lisage väljundkondensaator

Stabiilse väljundpinge saavutamiseks suurendas lihtsaim viis väljundmahtuvust, kuid ESR ja ESL tuleb siiski arvestada. Keraamilistel kondensaatoritel on madal ESR ja need on ka parem valik pingetransientide vähendamisel. Üldiselt asuvad keraamilised kondensaatorid tegeliku rakenduse koormuse otsa lähedal. Lisaks pingetransientide vähendamisele väldib see ka võnkumisi muunduri juhtkontuuris. Lisaks saate konverteri väljundi lähedale lisada elektrolüütkondensaatori. Koormusetapi korral reageerib elektrolüütkondensaator algstaadiumis kiiresti, et tagasisideahel saaks kiiremini reageerida, mis on abiks aeglase tagasisidega reageerimise ahelates.

 

• Paigutuse soovitus

Dünaamiliste koormuste korral võib muunduri ja koormuse vaheline kaugus mõjutada väljundvõimsuse kvaliteeti. Parasiitresistentsus ja induktiivsus teel põhjustavad väljundpinge languse ja koormuse halva reguleerimise. Seega tuleb muundur ja koormus asetada võimalikult lähedale. Koormuse siirdereaktsiooni mõju vähendamiseks suurendatakse üldiselt väljundmahtuvust, et vähendada väljundpinge reaktsiooni, ja kondensaatorite asend on kõige tõhusam põhivooluteel.

5. Kokkuvõte

Seoses turutrendiga nõuavad paljud elektroonikatooted kiiremat ja suuremat voolu. Jõumuundurite valikus on populaarsemad stabiilse väljundpingega tooted. Mööduva reaktsiooni test võib mõista juhtkontuuri stabiilsust, koormuse reguleerimist, mööduvat taastumisaega ja helinat. Pärast mööduvat reaktsiooni mõjutavate tegurite mõistmist võib stabiilsema võimsusmuunduri saamiseks leida kõige sobivama parendusmeetodi.

 

 

CTC on juba 30 aastat kõrgetasemeliste toitemoodulite (AC-DC-muundur ja DC-DC-muundur) kriitiliste rakenduste jaoks professionaalne teenusepakkuja kogu maailmas. Meie põhipädevuseks on juhtivate tehnoloogiate, konkurentsivõimelise hinna, äärmiselt paindliku tarneaja, ülemaailmse tehnilise teeninduse ja kvaliteetse tootmise (Made In Taiwan) toodete kavandamine ja tarnimine.

CTC on ainus ettevõte, millel on ISO-9001, IATF-16949, ISO22613 (IRIS) ja ESD/ANSI-2020 sertifikaat. Suudame 100% tagada mitte ainult toote, vaid ka oma töövoo ja teenuse, et sobitada kvaliteedijuhtimissüsteem iga tipptasemel rakenduse jaoks algusest peale. Alates projekteerimisest kuni tootmise ja tehnilise toeni on iga detail toiminud kõrgeimate standardite kohaselt.

Jäta sõnum 

Sõnumite nimekiri