For at forstå stabiliteten af en koblingsregulator skal vi ofte måle dens belastningstransiente respons. Derfor er det vigtigt for ingeniører inden for elektronik at lære at måle transient respons.

I denne andel vil vi forklare definitionen af belastningstransientrespons, de vigtigste nøglepunkter i en måling, hvordan man måler transientrespons med FRA og et faktisk eksempel på måling og justering af belastningstransientresponsen af en skifteregulator. Hvis du ikke er klar over, hvordan du måler den transiente respons, kan du få styr på metoden gennem denne andel. Lad os fortsætte med at læse!

Deling er omsorgsfuld!

Indhold

● Hvad er Load Transient Response?

● 5 nøglepunkter i evaluering af forbigående respons

● Hvordan evaluerer man forbigående respons?

● Eksempel på justering af forbigående respons

● FAQ

● Konklusion

Hvad er Load Transient Response?

Belastningstransientrespons er reaktionskarakteristikken til en pludselig belastningsudsving, det vil sige tiden indtil udgangsspændingen vender tilbage til en forudindstillet værdi efter at være faldet eller steget, og bølgeformen af udgangsspændingen. Det er en væsentlig parameter, fordi den vedrører stabiliteten af udgangsspændingen i forhold til belastningsstrømmen.

I modsætning til belastningsregulering er det, ligesom navnet antyder, en transient-tilstandskarakteristik. Faktiske fænomener forklares ved hjælp af følgende grafer.

Der er nogle punkter at bemærke ved grafen:

● I kurveformerne på grafen til venstre stiger belastningsstrømmen (den nederste kurve) fra nul hurtigt med en stigetid (tr) på 1 µsek.

● På den anden side falder udgangsspændingen (øvre bølgeform) momentant, og stiger derefter hurtigt, lidt over steady-state spændingen, og falder derefter igen til en stabil tilstand.

● Når belastningsstrømmen falder pludseligt, ser vi, at den modsatte reaktion opstår.

For at forklare tingene på en noget mindre formel måde:

● Når belastningen stiger, skal der pludselig mere strøm til, og udgangsstrømmen tilføres ikke hurtigt nok, så spændingen falder.

● I denne operation leveres den maksimale udgangsstrøm i et antal cyklusser for at returnere den faldede spænding til dens forudindstillede værdi, men der tilføres lidt for meget og spændingen stiger en smule højere, og derfor sænkes den leverede strøm så den forudindstillede værdi nås.

Dette skal forstås som en beskrivelse af normal forbigående reaktion. Når der er andre faktorer og abnormiteter, indgår andre fænomener udover dette.

I en ideel belastningstransientrespons er der respons på en udsving i belastningsstrømmen over få koblingscyklusser (et kort tidsrum), og udgangsspændingsfaldet (stigningen) holdes på et minimum og vender tilbage til reguleringen i en minimal mængde af tid.

Det vil sige, at forekomsten af en transient spænding som spidserne i grafen sker over ekstremt kort tid. Den midterste graf er for en belastningsstrøms stigning/faldtid på 10 µsek, og grafen til højre er for 100 µsek. Disse er eksempler, hvor mere skånsomme udsving i belastningsstrømmen resulterer i forbedret responsfølge, med små udsving i udgangsspændingen. Men i virkeligheden er det vanskeligt at justere den transiente opførsel af belastningsstrømmen i kredsløbet.

Vi har beskrevet de transiente responskarakteristika for en strømforsyning, men de kan opfattes som grundlæggende de samme som frekvenskarakteristikaene for en operationsforstærker (fasemargin og delefrekvens). Hvis frekvenskarakteristikken for strømforsyningskontrolsløjfen er passende og stabil, kan transiente udsving i udgangsspændingen holdes på et minimum.

Forbigående responskarakteristika

5 nøglepunkter i evaluering af forbigående respons

Vigtige punkter at huske, når man evaluerer en strømforsynings transiente respons er opsummeret nedenfor.

● Kontroller reguleringen og reaktionshastigheden af udgangen til pludselige udsving i belastningsstrømmen, som f.eks. ved overgang til opvågning fra standbytilstand.

● Når frekvensresponskarakteristikken skal justeres, skal du bruge ITH-stiften til justering.

● Fasemarginen og delefrekvensen kan udledes af en observeret bølgeform, men ved hjælp af en frekvensresponsanalysator (FRA) er praktisk.

● Bestem, om en respons er normal drift eller er unormal på grund af induktormætning, en strømbegrænsende funktion osv.

● Når den nødvendige responskarakteristik ikke kan opnås, bør en separat styremetode eller frekvens, indstilling af en ekstern konstant osv. undersøges.

Hvordan evaluerer man forbigående respons?

En specifik evalueringsmetode er forklaret.

● Når der udføres eksperimenter, forbindes et kredsløb eller en enhed, hvis belastningsstrøm kan skiftes øjeblikkeligt, til udgangen af strømforsyningskredsløbet til evaluering, og et nyttigt oscilloskop til evaluering kan bruges at observere udgangsspændingen og udgangsstrømmen.

● Hvis det faktiske udstyrs respons skal bekræftes, skabes der f.eks. en tilstand, hvor en CPU eller lignende går fra standbytilstand til fuld drift, og outputtet observeres på samme måde.

Vigtige punkter i udførelse af evalueringer blev beskrevet ovenfor; fasemarginen og delefrekvensen kan altid udledes af en observeret bølgeform, men dette er ret besværligt.

For nylig er en måleenhed kaldet en frekvensresponsanalysator (FRA) kommet i ret udbredt brug og kan bruges til at måle fasemargener og frekvenskarakteristika for ekstremt simple strømforsyningskredsløb. Brug af en FRA kan være meget effektiv.。

Når der i praksis ikke findes en passende belastningsenhed, der er i stand til øjeblikkelig storstrøm on-off switching, som kan bruges i eksperimenter, kan et simpelt kredsløb som det til højre, hvori en MOSFET kobles, bruges. Selvfølgelig skal tr og tf bestemmes.

Eksempel på justering af transient

Nogle switching regulator IC'er har en pin til justering af responskarakteristika; i mange tilfælde kaldes det ITH. I et applikationskredsløb, der er angivet på databladet for IC'en, præsenteres mere eller mindre rimelige komponentværdier og konfiguration for en kondensator og modstand, der skal tilsluttes ITH-stiften under disse forhold. I bund og grund tages der udgangspunkt i dette, og der foretages justeringer for at tilfredsstille kravene til det kredsløb, der faktisk fremstilles. Det er nok bedst at begynde med at holde kondensatoren fast og variere modstandsværdien.

Nedenfor er oscilloskopbølgeformer og frekvenskarakteristiske analysegrafer opnået ved hjælp af en FRA, der viser måden for ændring af belastningstransientresponskarakteristikken for BD9A300MUV brugt i disse eksempler, når kapacitansen af kondensatoren ved ITH-stiften er fast, og modstandsværdien er justeret.

① R3=9.1 kΩ、C6＝2700 pF (i det væsentlige opnås en passende respons- og frekvenskarakteristik ved at bruge de anbefalede værdier)

② R3=3 kΩ、C6＝2700 pF

※ Ved sænkning af modstandsværdien af R3 blev båndet indsnævret, og belastningsreaktionen blev forværret. Der er ingen problemer med selve driften, men der er for stor fasemargin.

③ R3=27 kΩ、C6＝2700 pF

※ Ved at hæve R3-modstanden udvides båndet, og belastningsreaktionen forbedres, men ringning opstår ved spændingsudsving (forstørret bølgeformssektion).

Fasemarginen er lille, og afhængig af spredning kan der forekomme unormale svingninger.

④ R3=43 kΩ、C6＝2700 pF

※ Når modstandsværdien af R3 øges yderligere, opstår der unormal oscillation.

Ovenstående er eksempler på justering af responskarakteristikken ved hjælp af ITH-stiften. I det væsentlige, spændingstransienter, der opstår i udgangsspændingen kan ikke helt elimineres, og derfor foretages justeringer således, at responsen ikke giver problemer for driften af kredsløbet, der forsynes med strøm.

Ofte stillede spørgsmål

1. Sp: Hvad er fordelen ved at skifte regulator?

A: Skiftende regulatorer er effektive, fordi serieelementerne enten er helt tændt eller slukket, så de næsten ikke spreder strøm. I modsætning til lineære regulatorer kan skifteregulatorer producere udgangsspændinger, der er højere end indgangsspændingen eller af modsat polaritet.

2. Sp: Hvad er tre typer omskiftningsregulatorer?

A: Skiftende regulatorer er opdelt i tre typer: step-up, step-down og inverter regulatorer.

3. Sp: Hvor bruges omskiftningsregulatorer?

A: Skiftende regulatorer bruges til overspændingsbeskyttelse, bærbare telefoner, videospilplatforme, robotter, digitale kameraer og computere. Skiftende regulatorer er komplekse kredsløb, så de er ikke særlig populære blandt amatører.

4. Sp: Hvordan vælger jeg en switching regulator?

A: Faktorer, der skal overvejes, når du vælger omskiftningsregulator:

● Indgangsspændingsområde. Dette refererer til det tilladte interval for indgangsspænding, der understøttes af IC.

● Udgangsspændingsområde. Skiftende regulatorer har normalt variable udgange

● Udgangsstrøm

● Driftstemperaturområde

● Støj

● Effektivitet

● Belastningsregulering

● Emballage og dimensioner.

Konklusion

I denne andel kender vi definitionen af belastningstransientrespons, hvordan man måler det, og lærer det faktiske eksempel. Denne færdighed kan effektivt hjælpe dig med at opdage stabilitetsproblemerne ved en belastning som en koblingsregulator og undgå kredsløbssikkerhedsrisici. Prøv at måle den forbigående respons nu! Vil du have mere om den transiente responsmåling? Efterlad dine kommentarer nedenfor og fortæl os dine ideer! Hvis du mener, at denne deling er nyttig for dig, så glem ikke at dele denne side!

Læs også

● Hvordan SCR tyristor overspænding kobenskredsløb beskytter strømforsyninger mod overspænding?

● En ultimativ guide til Zener-dioder i 2021

● En komplet vejledning til LDO-regulatoren i 2021

● Ting du ikke bør gå glip af om Facebook Meta og Metaverse

forrige:3 hovedtyper af kobenskredsløb til overspændingsbeskyttelse

Næste:En ultimativ guide til Zener-dioder i 2021