Što je prolazni odgovor?

Idealan pretvarač snage treba održavati stabilan izlazni napon, bez obzira na promjenu opterećenja. Međutim, u aplikacijama, korak izlaznog opterećenja će utjecati na izlazni napon. Na primjer, količina promjene izlaznog napona izmjerena za različita opterećenja u stacionarnom stanju je regulacija opterećenja. Kada se opterećenje promijeni u prolaznom stanju, potrebno je uzeti u obzir prekoračenje, podniženje i vrijeme oporavka izlaznog napona. Sva ova tri pokazatelja oslanjaju se na kompenzacijski sustav pretvarača. Ovaj članak će predstaviti proces nastanka prijelaznog odziva i čimbenike koji utječu na prijelazni odziv i promatrati promjene izlaznog napona u različitim uvjetima kroz stvarno mjerenje valnog oblika, te dati prijedloge za poboljšanje.

1. Prolazni odgovor

Kada se opterećenje trenutačno promijeni, izlazni napon će izazvati reakciju. Drugim riječima, proces vraćanja na zadanu vrijednost nakon porasta ili pada izlaznog napona, koji se naziva prijelaznim odzivom.

Sljedeći je pretvarač snage koji se koristi za analizu kako se javlja prolazni odziv. Slika 1 je shematski dijagram strujnog pretvarača. A slika 2 prikazuje proces koji, kada struja opterećenja od lake do teške, izlazni napon i struja induktora reagiraju u isto vrijeme. Pod trenutnim promjenama, kapacitivnost se ne može smatrati idealnim kondenzatorom, pa se moraju uzeti u obzir parazitni elementi, uključujući ekvivalentni serijski otpor (ESR) i ekvivalentni serijski induktivitet (ESL).

Kada se korak opterećenja i izlazna struja trenutačno povećaju, pretvarač ne može reagirati kako bi odmah osigurao dovoljno struje. Dakle, izlazni kondenzator se prazni kako bi nadoknadio nedostatak izlazne struje, a ESR i ESL izlaznog kondenzatora će opasti napon na izlaznom kondenzatoru. ESR uzrokuje pad napona i u pozitivnoj je korelaciji sa stupnjem promjene opterećenja. ESL smanjuje napon na obje strane izlaznog kondenzatora i stvara šiljke. Prema karakteristikama induktiviteta, šiljci koje generira ESL povezani su s prijelaznim vremenom opterećenja. Ako brže raste opterećenje, to se stvaraju veći naponi.

Kada pojačalo greške detektira pad napona, sustav povratne sprege će povećati napon kompenzatora i povećati vrijeme uključivanja prekidača Q1. Tako da struja induktora raste kako bi zadovoljila povećanu struju opterećenja, a kondenzator se počinje puniti. Izlazni napon teži stabilnosti.

Test prijelaznog odziva može razumjeti stabilnost izlaznog napona pretvarača. Specifikacije pretvarača snage obično su definirale prolazno vrijeme odziva i toleranciju izlaznog napona. Tijekom mjerenja mora imati na umu da bi vrijeme prijelaza opterećenja trebalo mnogo kraće od vremena oporavka prijelaza, a period prijelaza opterećenja mora biti veći od vremena oporavka pretvarača, inače se problem stabilnosti ne može prikazati na valnog oblika.

Sljedeća slika prikazuje tipičan valni oblik prijelaznog odziva. U ovom slučaju, izlaz je 12VDC, opterećenje je od 75% do 100% do 75%, maksimalna promjena napona je 100mV, što je ekvivalentno 0.8% izlaznog napona, a vrijeme oporavka je 250ms. Proces oporavka prijelaznog napona je glatka krivulja, koja pokazuje stabilne karakteristike kruga.

2. Čimbenici utječu na prolaznu reakciju

U općem sustavu upravljanja, nekoliko čimbenika utječe na izvedbu prijelaznog odziva. Prije svega, komponente koje se koriste u cijeloj petlji, kao što su optička spojnica, diode i transformatori, imaju vrijeme kašnjenja. To znači da kada se opterećenje promijeni, pretvarač će započeti reakciju nakon minimalnog vremena kašnjenja. Ovo minimalno vrijeme kašnjenja ne predstavlja prolazno vrijeme odziva, već samo njegov mali dio.

Glavni čimbenici koji utječu na prijelazni odziv kao što je razina kompenzacije pojačala interne pogreške. Pojačalo greške se koristi za podešavanje PWM-a (Pulse Width Modulation), a PWM modulira vrijeme uključivanja tranzistora kako bi odgovorio na promjenu izlaznog napona. A širina pojasa kontrolne petlje će utjecati na brzinu podešavanja. Kada je širina pojasa veća, prolazno opterećenje može se brže prilagoditi.

Dva čimbenika utječu na prolaznu reakciju u vanjskim uvjetima. Jedan je izlazni kapacitet. Ako je kapacitet velik, podniženje ili prekoračenje izlaznog napona može se smanjiti, ali će se vrijeme oporavka povećati. Drugi je veličina promjene i brzina promjene struje opterećenja. Kada struja opterećenja polako raste ili opada, vršna vrijednost izlaznog napona je mala. Osim toga, kada se veličina koraka opterećenja povećava, izlazni napon će naglo porasti ili pasti.

3. Valni oblik

• Različit po kapacitetu

Kada je korak opterećenja fiksan (50% do 100% opterećenja), jedina promjena je vrijednost kapacitivnosti izlaznog kondenzatora. Iz sljedeća tri valna oblika može znati da što je veći kapacitet, to je manja varijacija izlaznog napona, ali će se vrijeme oporavka povećati.

• Različita veličina koraka opterećenja

Kada je izlazni kapacitet fiksan (100uF), jedina razlika je veličina promjene koraka opterećenja. Kada je korak opterećenja 25% opterećenja (od 75% do 100%), podnižak izlaznog napona je 50mV, a vrijeme oporavka je 200us. Zatim slike 8 i 9 pokazuju da se korak opterećenja povećava na 50% i 75% opterećenja, čini da je podnižaj napon veći, a vrijeme oporavka je potrebno duže.

• Različita brzina promjene opterećenja

Sljedeće slike u nastavku pokazuju da se različita brzina promjene opterećenja. Što struja opterećenja brže raste ili pada, to je veći podnižaj ili prekoračenje izlaznog napona. Nasuprot tome, sporiji korak opterećenja rezultira manjom promjenom izlaznog napona.

4. Poboljšana metoda

• Dodajte izlazni kondenzator

Da bi se postigao stabilan izlazni napon, najlakši način je povećanje izlaznog kapaciteta, ali ESR i ESL još uvijek treba uzeti u obzir. Keramički kondenzatori imaju nizak ESR i također su bolji izbor u smanjenju naponskih prijelaza. Općenito, keramički kondenzatori se postavljaju blizu kraja opterećenja stvarne primjene. Osim što smanjuje prolazne napone, također izbjegava oscilacije u upravljačkoj petlji pretvarača. Osim toga, možete dodati elektrolitički kondenzator blizu izlaza pretvarača. Kada postoji korak opterećenja, elektrolitički kondenzator će brzo reagirati u početnoj fazi tako da krug povratne sprege može brže reagirati, što je korisno u krugovima sa sporim povratnim odgovorom.

 

• Prijedlog izgleda

Pod dinamičkim opterećenjima, udaljenost između pretvarača i opterećenja može utjecati na kvalitetu izlazne snage. A parazitski otpor i induktivnost na putu će uzrokovati pad izlaznog napona i rezultirati lošom regulacijom opterećenja. Dakle, pretvarač i teret moraju biti postavljeni što bliže. Kako bi se smanjio učinak prijelaznog odziva opterećenja, općenito se povećava izlazni kapacitet kako bi se smanjio odziv izlaznog napona, a položaj kondenzatora je najučinkovitiji u glavnom strujnom putu.

5. Sažetak

Uz trend na tržištu, mnogi elektronički proizvodi zahtijevaju bržu i veću struju. U izboru energetskih pretvarača popularniji su proizvodi sa stabilnim izlaznim naponom. Test prijelaznog odziva može razumjeti stabilnost kontrolne petlje, regulaciju opterećenja, prolazno vrijeme oporavka i zvonjenje. Nakon razumijevanja čimbenika koji utječu na prijelazni odziv, može se pronaći najprikladnija metoda poboljšanja za dobivanje stabilnijeg pretvarača snage.

 

 

CTC je profesionalni pružatelj usluga za vrhunske module napajanja (AC u DC pretvarač i DC u DC pretvarač) za kritične aplikacije diljem svijeta već 30 godina. Naša temeljna kompetencija je dizajn i isporuka proizvoda s vodećim tehnologijama, konkurentnim cijenama, iznimno fleksibilnim rokom isporuke, globalnom tehničkom uslugom i visokokvalitetnom proizvodnjom (Made In Taiwan).

CTC je jedina korporacija certificirana s ISO-9001, IATF-16949, ISO22613(IRIS) i ESD/ANSI-2020. Možemo 100% osigurati ne samo proizvod, već i naš radni tijek i uslugu da odgovaraju sustavu upravljanja kvalitetom za svaku vrhunsku aplikaciju od samog početka. Od dizajna do proizvodnje i tehničke podrške, svaki pojedini detalj upravlja se po najvišim standardima.

Ostavite poruku 

Lista Poruka