Kako riješiti buku prekidačkog napajanja
Isključenost, mala veličina, niska cijena i visoka učinkovitost čine ga velikom vrijednošću.
Međutim, njegov najveći nedostatak je visoka izlazna buka zbog velikih prijelaznih pojava. Upravo taj nedostatak onemogućuje njihovu upotrebu u analognim sklopovima visokih performansi koje uglavnom napajaju linearni regulatori.
Međutim, dokazano je da u mnogim primjenama ispravno filtrirani prekidački pretvarač može zamijeniti linearni regulator za generiranje izvora napajanja s niskim šumom.
Stoga je potrebno dizajnirati optimizirani i prigušeni višestupanjski filtar kako bi se eliminirao izlazni šum sklopnog pretvarača snage.
Primjer kruga u ovom članku koristit će pojačalni pretvarač, ali rezultati se mogu izravno primijeniti na bilo koji DC-DC pretvarač. Slika 1 prikazuje osnovne valne oblike pretvarača pojačanja u načinu rada konstantne struje (CCM).
Slika 1. Osnovni valni oblici napona i struje pojačanog pretvarača
Izlazni filtar važan je za topologiju pojačanja ili bilo koju drugu topologiju s diskontinuiranim strujnim načinom, zbog brzog porasta i pada struje u prekidaču B. To rezultira parazitskim induktivitetom u pobudnim prekidačima, rasporedu i izlaznim kondenzatorima. Rezultat je da u stvarnoj uporabi izlazni valni oblik više sliči slici 2 nego slici 1, čak i s dobrim rasporedom i keramičkim izlaznim kondenzatorima.
2. Tipični izmjereni valni oblici pretvarača pojačanja u DCM-u
Preklopna valovitost (frekvencija preklapanja) zbog promjena u naboju kondenzatora vrlo je mala u usporedbi s neprigušenim zvonjenjem izlazne sklopke, u daljnjem tekstu kao izlazni šum. Tipično, ovaj izlazni šum kreće se od 10 MHz do preko 100 MHz, što je daleko iznad frekvencije vlastite rezonancije većine keramičkih izlaznih kondenzatora. Stoga dodavanje dodatnog kapaciteta ne čini mnogo za prigušenje buke.
Postoje i mnoge vrste filtara prikladnih za filtriranje ovog izlaza. Objasnit ćemo svaki filtar i dati dizajn korak po korak.
Formule u ovom radu nisu rigorozne i napravljene su neke razumne pretpostavke kako bi se te formule u određenoj mjeri pojednostavile. I dalje su potrebne neke iteracije jer svaka komponenta utječe na vrijednosti drugih komponenti.
Alat za dizajn ADIsimPower izbjegava ovaj problem korištenjem formule linearizacije za vrijednosti komponenti (kao što su cijena ili veličina) za optimizaciju prije stvarnog odabira komponenti, a zatim optimizira izlaz nakon odabira stvarnih komponenti iz baze podataka tisuća uređaja. Ali ova razina složenosti je nepotrebna kada započinjete s dizajnom. Koristeći ponuđene izračune, koristeći SIMPLIS simulator—kao što je besplatni ADIsimPE™—ili provodeći neko vrijeme na laboratorijskom stolu, možete doći do zadovoljavajućeg dizajna uz minimalan napor.
