Hvad er forbigående respons?

En ideel strømomformer skal opretholde en stabil udgangsspænding, uanset hvordan belastningen ændres. I applikationer vil udgangsbelastningstrinnet imidlertid påvirke udgangsspændingen. For eksempel er mængden af ​​ændring af udgangsspændingen målt for forskellige belastninger i steady-state belastningsreguleringen. Når belastningen ændrer sig i en forbigående tilstand, er det nødvendigt at overveje overskridelsen, undersvinget og gendannelsestiden for udgangsspændingen. Disse tre indikatorer er alle afhængige af konverterens kompensationssystem. Denne artikel vil introducere forekomstprocessen af ​​transient respons og de faktorer, der påvirker den transiente respons og observere ændringerne i udgangsspænding under forskellige forhold gennem faktiske bølgeformsmålinger, og give forslag til forbedringer.

1. Forbigående reaktion

Når belastningen ændres øjeblikkeligt, vil udgangsspændingen producere en reaktion. Med andre ord, processen med at vende tilbage til den indstillede værdi, efter at udgangsspændingen stiger eller falder, hvilket kaldes den transiente respons.

Det følgende er effektkonverteren, der bruges til at analysere, hvordan den transiente reaktion opstår. Figur 1 er et skematisk kredsløbsdiagram af effektomformeren. Og figur 2 viser processen, at når belastningsstrømmen fra let til tung, reagerer udgangsspænding og induktorstrøm på samme tid. Under de nuværende ændringer kan kapacitansen ikke betragtes som en ideel kondensator, så parasitære elementer skal overvejes, herunder ækvivalent seriemodstand (ESR) og ækvivalent serieinduktans (ESL).

Når belastningstrinnet og udgangsstrømmen øges øjeblikkeligt, kan konverteren ikke reagere på at give tilstrækkelig strøm med det samme. Så udgangskondensatoren aflades for at kompensere for manglen på udgangsstrøm, og ESR og ESL for udgangskondensatoren vil få spændingen over udgangskondensatoren til at falde. ESR forårsager et spændingsfald og er positivt korreleret med graden af ​​belastningsændring. ESL reducerer spændingen på begge sider af udgangskondensatoren og genererer spidser. Ifølge induktansens karakteristika er de spidser, der genereres af ESL, relateret til belastningstransienttiden. Hvis jo hurtigere belastningen stiger, jo større genererer spændingsspidserne.

Når spændingsfaldet detekteres af fejlforstærkeren, vil feedbacksystemet øge kompensatorens spænding og øge tændingstiden for kontakten Q1. Så induktorstrømmen stiger for at møde den øgede belastningsstrøm, og kondensatoren begynder at oplade. Udgangsspændingen har en tendens til at være stabil.

Transientresponstesten kan forstå stabiliteten af ​​konverterens udgangsspænding. Effektomformerens specifikationer har normalt defineret den transiente responstid og tolerancen for udgangsspændingen. Det skal bemærkes under målingen, at belastningstransienttiden skal være meget kortere end den transiente restitutionstid, og perioden for belastningstransienten skal være større end konverterens restitutionstid, ellers kan stabilitetsproblemet ikke vises på bølgeformen.

Den følgende figur viser en typisk transient responskurveform. I dette tilfælde er udgangen 12VDC, belastningen er fra 75% til 100% til 75%, den maksimale spændingsændring er 100mV, hvilket svarer til 0.8% af udgangsspændingen, og genoprettelsestiden er 250ms. Processen med spændingstransientgendannelse er en jævn kurve, der viser stabile kredsløbskarakteristika.

2. Faktorerne påvirker den forbigående respons

I det generelle kontrolsystem påvirker flere faktorer udførelsen af ​​transient respons. Først og fremmest har de komponenter, der bruges i hele sløjfen, såsom optisk kobling, dioder og transformere, forsinkelsestid. Det betyder, at når belastningen ændres, vil konverteren begynde at reagere efter den minimale forsinkelsestid. Denne minimale forsinkelsestid repræsenterer ikke den transiente responstid, men kun en lille del af den.

De vigtigste faktorer, der påvirker den transiente respons, såsom kompensationsniveauet for den interne fejlforstærker. Fejlforstærkeren bruges til at justere PWM (Pulse Width Modulation), og PWM modulerer transistorens on-tid for at reagere på ændringen i udgangsspændingen. Og båndbredden af ​​kontrolsløjfen vil påvirke justeringens hastighed. Når båndbredden er større, kan belastningstransienten justeres hurtigere.

To faktorer påvirker den forbigående reaktion under ydre forhold. Den ene er udgangskapaciteten. Hvis kapacitansen er stor, kan under- eller overskridelsen af ​​udgangsspændingen reduceres, men genoprettelsestiden vil stige. Den anden er størrelsen af ​​ændringen og ændringshastigheden af ​​belastningsstrømmen. Når belastningsstrømmen stiger eller falder langsomt, er spidsværdien af ​​udgangsspændingen lille. Derudover, når størrelsen af ​​belastningstrinnet stiger, vil udgangsspændingen stige eller falde kraftigt.

3. Bølgeformen

• Forskellig kapacitans

Når belastningstrinnet er fast (50% til 100% belastning), er den eneste ændring kapacitansværdien af ​​udgangskondensatoren. Den kan vide fra de følgende tre bølgeformer, at jo større kapacitansen er, jo mindre variation er udgangsspændingen, men genoprettelsestiden vil stige.

• Forskellig størrelse af belastningstrin

Når udgangskapacitansen er fast (100uF), er den eneste forskel størrelsen af ​​belastningstrinændringen. Når belastningstrinnet er 25 % belastning (fra 75 % til 100 %), er udgangsspændingens underskud 50 mV, og genoprettelsestiden er 200 us. Så viser figur 8 og 9, at belastningstrinnet stiger til 50 % og 75 % belastning, det gør, at underspændingen er større, og genoprettelsestiden skal have længere.

• Forskellig hastighed for belastningsændring

Følgende figurer nedenfor viser, at den forskellige belastningshastighed ændrer sig. Jo hurtigere belastningsstrømmen stiger eller falder, jo større er udgangsspændingens under- eller overskridelse. Derimod resulterer det langsommere belastningstrin, desto mindre udgangsspændingsændring.

4. Forbedret metode

• Tilføj udgangskondensator

For at opnå en stabil udgangsspænding øgede den nemmeste måde udgangskapaciteten, men ESR og ESL skal stadig overvejes. Keramiske kondensatorer har lav ESR og er også et bedre valg til at reducere spændingstransienter. Generelt placeres keramiske kondensatorer tæt på belastningsenden af ​​den faktiske applikation. Udover at reducere spændingstransienter undgår den også svingninger i konverterens styresløjfe. Desuden kan du tilføje en elektrolytisk kondensator nær udgangen af ​​konverteren. Når der er et belastningstrin, vil elektrolytkondensatoren reagere hurtigt i den indledende fase, så feedbackkredsløbet kan reagere hurtigere, hvilket er nyttigt i langsomme feedback-responskredsløb.

 

• Forslag til layout

Under dynamiske belastninger kan afstanden mellem konverteren og belastningen påvirke kvaliteten af ​​udgangseffekten. Og den parasitære modstand og induktans på stien vil forårsage et udgangsspændingsfald og resultere i dårlig belastningsregulering. Så konverteren og belastningen skal placeres så tæt som muligt. For at reducere effekten af ​​belastningstransientrespons øges udgangskapaciteten generelt for at reducere udgangsspændingsresponsen, og kondensatorernes position er mest effektiv i hovedstrømvejen.

5. Resumé

Med markedstendensen har mange elektroniske produkter en tendens til at kræve hurtigere og større strøm. I valget af strømomformere er produkterne med stabil udgangsspænding mere populære. Den transiente responstest kan forstå stabiliteten af ​​kontrolsløjfen, belastningsreguleringen, den transiente genopretningstid og ringningen. Efter at have forstået de faktorer, der påvirker den transiente respons, kan den mest passende forbedringsmetode finde for at opnå en mere stabil effektkonverter.

 

 

CTC er en professionel serviceudbyder for avancerede strømforsyningsmoduler (AC til DC konverter og DC til DC konverter) til kritiske applikationer over hele verden siden 30 år. Vores kernekompetence er at designe og levere produkter med førende teknologier, konkurrencedygtige priser, ekstrem fleksibel leveringstid, global teknisk service og højkvalitetsproduktion (Made In Taiwan).

CTC er det eneste selskab, der er certificeret med ISO-9001, IATF-16949, ISO22613(IRIS) og ESD/ANSI-2020. Vi kan 100 % sikre, at ikke kun produktet, men også vores arbejdsgang og service matcher kvalitetsstyringssystem for enhver avanceret applikation lige fra begyndelsen. Fra design til fremstilling og teknisk support er hver eneste detalje drevet under højeste standard.

Læg en besked 

Message List