Как да разрешим шума от импулсното захранване
Изключеното захранване, малкият размер, ниската цена и високата ефективност го правят страхотна стойност.
Най-големият му недостатък обаче е високият изходен шум поради високите преходни процеси при превключване. Именно този недостатък им пречи да бъдат използвани във високоефективни аналогови схеми, захранвани главно от линейни регулатори.
Въпреки това е доказано, че в много приложения правилно филтриран превключващ преобразувател може да замени линеен регулатор, за да генерира захранване с нисък шум.
Следователно е необходимо да се проектира оптимизиран и демпфиран многостъпален филтър, за да се елиминира изходният шум на импулсния преобразувател на мощност.
Примерната схема в тази статия ще използва усилващ преобразувател, но резултатите могат да бъдат директно приложени към всеки DC-DC преобразувател. Фигура 1 показва основните вълнови форми на усилващ преобразувател в режим на постоянен ток (CCM).
Фигура 1. Основни вълнови форми на напрежение и ток на усилващ преобразувател
Изходният филтър е важен за усилваща топология или всяка друга топология с режим на прекъснат ток, поради бързите времена на нарастване и спадане на тока в превключвател B. Това води до паразитна индуктивност в превключвателите за възбуждане, оформлението и изходните кондензатори. Резултатът е, че при реална употреба изходната форма на вълната изглежда повече като Фигура 2, отколкото Фигура 1, дори с добро оформление и керамични изходни кондензатори.
2. Типични измерени вълнови форми на усилващ преобразувател в DCM
Пулсацията на превключване (честота на превключване), дължаща се на промените в заряда на кондензатора, е много малка в сравнение с незатихващия звън на изходния превключвател, наричан по-нататък изходен шум. Обикновено този изходен шум варира от 10 MHz до над 100 MHz, много над честотата на собствения резонанс на повечето керамични изходни кондензатори. Следователно добавянето на допълнителен капацитет не прави много за намаляване на шума.
Има и много видове филтри, подходящи за филтриране на този изход. Ще обясним всеки филтър и ще дадем дизайн стъпка по стъпка.
Формулите в този документ не са строги и са направени някои разумни предположения, за да се опростят тези формули до известна степен. Все още са необходими някои итерации, тъй като всеки компонент влияе върху стойностите на другите компоненти.
Инструментът за проектиране ADIsimPower избягва този проблем, като използва формула за линеаризация за стойностите на компонентите (като цена или размер), за да оптимизира преди действителното избиране на компоненти и след това да оптимизира изхода след избиране на действителни компоненти от база данни с хиляди устройства. Но това ниво на сложност е ненужно, когато започвате с дизайн. Използвайки предоставените изчисления, използвайки SIMPLIS симулатор - като безплатния ADIsimPE™ - или прекарвайки известно време на лабораторния стенд, можете да достигнете до задоволителен дизайн с минимални усилия.
