. : New eShop! - Mobilní verze - Pandatron.cz - Pandatron.sk - Diskuzní fórum - Zakázkový vývoj : .
 
Power tipy IV - Tlumení vstupního filtru - Díl 2 z 2
27. července 2010 - 9:21 | Robert Kollman | Power tipy IV - Tlumení vstupního filtru - Díl 2 z 2 | Komentářů: 0  

Power tipy IV - Tlumení vstupního filtru - Díl 2 z 2

Dokončení kapitoly Power Tipů, zaměřující se na způsoby tlumení vstupního filtru z důvodu zabránění jeho rozkmitání. Nyní se zaměříme na volbu vhodných parametrů součástek filtru.

V předchozím díle Power tipů jsme diskutovali o impedanci vstupního filtru napájecího zdroje a jeho sériového odporu. Stejně tak jsme si ověřili možnost vzniku záporné vstupní impedance spínacího obvodu. V nejhorším možném případě zde může nastat rovnováha mezi impedancí zdroje a filtru, ovšem s opačným znaménkem. Tím však automaticky dojde k vytvoření nežádoucího oscilátoru.

Obecné kritérium, které bylo stanoveno, je hodnota nejméně 6 dB. Minimálně o tuto hodnotu by měla být nižší impedance vstupního filtru vůči impedanci spínaného regulátoru. Jedná se o pevně dané bezpečnostní rozpětí, vycházející především z tolerance a stability hodnot elektronických součástek, mající za cíl minimalizovat šance na nežádoucí kmitání.

Konstrukce vstupního filtru začíná obvykle výběrem vstupního kondenzátoru (na obrázku 1 označen jako Co) a to především na základě zvlnění ze spínání nebo tzv. hold-up požadavku. V dalším kroku je obvykle přistoupeno k výběru indukčnosti (Lo), založené především na požadavcích systému z pohledu EMI. Jak jsme viděli v minulém příspěvku, v blízkosti rezonance těchto dvou prvků může být impedance zdroje poměrně značně vysoká, což vede k celkové nestabilitě systému. Obrázek 1 přibližuje metodu užívanou pro tlumení této impedance. Ta spočívá v jednoduchým umístěním sériové kombinace rezistoru (Rd) a kondenzátoru (Cd), paralelně se vstupním filtrem. Filtr by samozřejmě mohl být tlumen i samotným odporem. Bez Co je však ztrátový výkon na tomto odporu ve většině případů příliš vysoký. Jinou možností je přidání sériové kombinace indukčnosti a odporu, v sérii s filtrační indukčností.


Obr. 1: Obvod Cd a Rd omezuje maximální výstupní impedanci filtru

Zajímavé je, že je optimální volba tlumícího odporu s ohledem na čtyři další prvky obvodu je poměrně náročná. Obrázek 2 zachycuje možné výstupní impedance tohoto typu filtru s využitím tlumícího odporu. Červená křivka ukazuje případ, kdy je použitý tlumící odpor příliš velký. Extrémním případem je stav, kdy je tlumící odpor zcela přerušen. Pak bude maximální hodnota poměrně značně vysoká a bude stanovena jen Co a Lo. Modrá křivka zachycuje tlumící odpor, který je příliš nízký. Pokud by byl odpor zkratován, byla by rezonance stanovena paralelní kombinací dvou kondenzátorů a cívky. Zelená křivka poté představuje optimální velikost tlumení. Tato hodnota je definovatelná pomocí výpočetní metody [1], která obsahuje explicitní řešení.


Obr. 2: Určení optimálního tlumicího odporu dle poměru Cd a Co

Obrázek 3 může být poměrně užitečný při výběru tlumících prvků. Tento graf byl sestaven s pomocí komplexního tvaru řešení, vyvinutého RD Middlebrookem. Uvedená úsečka zachycuje poměr tlumené impedance výstupu filtru a charakteristické impedance netlumeného filtru (Zo = (Lo/Co)1/2). Existují zde dvě základní hodnoty: poměr tlumícího kondenzátoru na kondenzátor filtru (N) a poměr tlumícího odporu k charakteristické impedanci filtru. Pokud chcete graf použít, zvolte si nejprve hodnoty Lo a Co, jako základní požadavky obvodu pro prokázání Zo. Dále si stanovte maximální impedanci zdroje u vstupního filtru a to vydělením nejnižší vstupní impedance zdroje dvěma (nebo 6 dB). Minimální vstupní impedance zdroje je rovna hodnotě Vinmin2/Pmax. To následně umožní snadno vypočítat stabilní hodnotu. Pak již stačí vyčíst poměr tlumícího kondenzátoru na filtrační kondenzátor a poměr tlumícího odporu k charakteristické impedanci.

Například, filtr s 10 uH indukčností a 10 uF kondenzátorem bude mít charakteristickou impedancí Zo = (10uH/10 uF)1/2 = 1 Ohm. Kdyby byl uvedený obvod použit k filtrování 12W napájecího zdroje s 12V minimálním vstupním napětí, byla by jeho vstupní impedance Z = V2/P = 122/12 = 12 Ohm. Maximální zdrojová impedance by se pak rovnala polovině, tedy 6 ohmům. Nyní do grafu na x-ovou osu zadejte 6/1 = 6 a čtěte Cd/Co = 0,1 nebo 1 uF a Rd/Zo = 3 Ohmy.


Obr. 3: Jakmile určíte Lo a Co, zvolte Cd a Rd z maximální přípustné impedance zdroje

V Power Tip 5 budeme diskutovat o použití snižujícího kontroléru v buck-boost napájecích zdrojích.

Reference:
1. R.D. Middlebrook, “Design Techniques for Preventing Input-Filter Oscillations in Switched-Mode Regulators,” Proceedings Powercon 5, 1978.

Autor: Robert Kollman, Texas Instruments







GooglePlus1 FaceBook Twitter del.icio.us DiGG Google StumbleUpon Google Buzz Email RSS PDF Tisk
Příbuzné články:
Power tipy I - Výběr správné pracovní frekvence spínaného zdroje
Power tipy II - Jak omezit vliv rušení zdroje
Power tipy III - Tlumení vstupního filtru - Díl 1 z 2
Power tipy IV - Tlumení vstupního filtru - Díl 2 z 2
Power tipy V - Záporné napětí ze snižujícího regulátoru
Power tipy VI - Správné měření napájecího zdroje
Power tipy VII - Efektivní napájení výkonových LED
Power tipy VIII - Omezení EMI technikou rozprostřeného spektra
Power tipy IX - Odhad nárůstu teploty výkonových součástek
Power tipy X - Přechodová odezva napájecího zdroje
Power tipy XI - Řešení ztrát v obvodu napájení
Power tipy XII - Maximalizování účinnosti napájecího zdroje
Power tipy XIII - Omezte ztráty v jádře indukčnosti
Power tipy XIV - Zdroj topologie SEPIC zajišťuje vyšší účinnost
Power tipy XV - Levný a výkonný budič LED
Power tipy XVI - Tlumení propustného měniče
Power tipy XVII - Komutační obvod u Flyback regulátoru
Power tipy XVIII - Jednoduché zlepšení stability regulátoru
Power tipy XIX - Snadné získání více záporných napětí
Power tipy XX - Parazitní rezonance v napájecím zdroji
Power tipy XXI - Hlídejte RMS proud kondenzátorů
Power tipy XXII - Vyhněte se častým problémům s chybovým zesilovačem
Power tipy XXIII - Zlepšení regulační odezvy zdroje - část 1
Power tipy XXIV - Převod paralelní impedance na sériovou
Power tipy XXV - Zlepšení regulační odezvy zdroje - část 2
Power tipy XXVI - Přenos vysokofrekvenční energie vodičem
Power tipy XXVII - Paralelní řazení napájecích zdrojů
Power tipy XXIIX - Krátkodobé zvýšení teploty v obvodech MOSFET - část 1
Power tipy XXIX - Krátkodobé zvýšení teploty v obvodech MOSFET - část 2
Power tipy XXX - Síťový zdroj s obyčejným obvodem
Power tipy XXXI - Poměr vnitřních odporů v synchronním regulátoru
Power tipy XXXII - Pozor na proudy v regulátorech SEPIC – část 1
Power tipy XXXIII - Pozor na proudy v regulátorech SEPIC – část 2
Power tipy XXXIV - Jednoduchý izolovaný napájecí zdroj
Power tipy XXXV - Omezení parazitní kapacity v transformátorech

Komentáře:
Název příspěvku: Vaše jméno: host
                 
  Zakázat formátování [Zakáže kódování a nahrazování smajlíky.]
Připojit soubory
reklama:
PU232R - modul, převodník USB-UART
Modul s obvodem nové generace FT232RQ - převodník USB-UART pro vývoj a malosériovou výrobu.
od 390 Kč

Informace uvedené v článcích jsou platné v době jejich vydání a samotné články jsou určeny pouze jako zdroj informací. Autor článku ani správce webu nenesou žádnou zodpovědnost za případné újmy na majetku a zdraví. Názvy společností a výrobků, loga a další multimediální materiál mohou být ochrannými známkami příslušných společností.
RSS kanály: | |
+420 723 846 377
info@pandatron.cz
Všechna práva vyhrazena | mobilní verze | © Copyright 2000 - 2016 ISSN 1803-6007