Hogyan mérhető a kapcsolási szabályozó átmeneti reakciója?

A kapcsolási szabályozó stabilitásának megértéséhez gyakran meg kell mérnünk a terhelési tranziens válaszát. Ezért az elektronika területén dolgozó mérnökök számára elengedhetetlen a tranziens válasz mérésének megtanulása. 

Ebben a megosztásban elmagyarázzuk a terhelési tranziens válasz definícióját, a mérés főbb kulcspontjait, a tranziens válasz mérését FRA-val, valamint egy tényleges példát a kapcsolási szabályozó terhelési tranziens válaszának mérésére és beállítására. Ha nem világos, hogyan kell mérni az átmeneti választ, ezen a megosztáson keresztül megismerkedhet a módszerrel. Olvassunk tovább!

A megosztás törődés!

Tartalom

● Mi az a terhelési átmeneti válasz?

● 5 kulcsfontosságú pont az átmeneti válasz értékelésében

● Hogyan értékeljük az átmeneti választ?

● Példa az átmeneti válasz beállítására

● FAQ

● Következtetés

Mi az a terhelési átmeneti válasz?

A terhelési tranziens válasz a terhelés hirtelen ingadozására adott válaszjellemző, vagyis az az idő, amíg a kimeneti feszültség csökkenése vagy emelkedése után visszaáll egy előre beállított értékre, valamint a kimeneti feszültség hullámalakja. Alapvető paraméter, mert a kimeneti feszültség terhelési áramhoz viszonyított stabilitására vonatkozik.

A terhelésszabályozással ellentétben ez, ahogy a név is sugallja egy tranziens állapot karakterisztikáját. A tényleges jelenségeket a következő grafikonok segítségével magyarázzuk meg.

A grafikonnal kapcsolatban néhány szempontot figyelembe kell venni:

● A bal oldali grafikon hullámformáiban a terhelési áram (az alsó hullámforma) gyorsan, 1 µsec felfutási idővel (tr) emelkedik a nulláról. 

● Másrészt a kimeneti feszültség (felső hullámforma) egy pillanatra leesik, majd gyorsan emelkedik, kissé meghaladva az állandósult feszültséget, majd ismét stabil állapotba esik. 

● Amikor a terhelési áram hirtelen lecsökken, azt látjuk, hogy az ellenkező reakció lép fel.

A dolgok kevésbé formális magyarázatához:

● A terhelés növekedésével hirtelen több áramra van szükség, és a kimeneti áramot nem táplálják elég gyorsan, így a feszültség csökken. 

● Ennél a műveletnél a maximális kimeneti áramot adjuk le több cikluson keresztül, hogy a leesett feszültséget visszaállítsuk az előre beállított értékre, de egy kicsit túl sok lesz, és a feszültség kicsit magasabbra emelkedik, így a betáplált áram csökken. hogy az előre beállított értéket elérjük. 

Ezt leírásaként kell érteni normál tranziens válasz. Ha más tényezők és rendellenességek vannak, akkor ezen kívül más jelenségek is szerepelnek.

Ideális terhelési tranziens válasz esetén a terhelési áram ingadozása néhány kapcsolási cikluson keresztül (rövid ideig) reagál, és a kimeneti feszültségesés (emelkedés) minimálisra csökken, és minimális időn belül visszatér a szabályozáshoz. idő. 

Ez azt jelenti, hogy egy tranziens feszültség, mint a grafikonon látható tüskék, rendkívül rövid idő alatt következik be. A középső grafikon a 10 µs-os terhelési áram emelkedési/csökkenési idejét mutatja, a jobb oldali grafikon pedig 100 µs-os. Ezek olyan példák, amelyekben a terhelési áram enyhébb ingadozása jobb reakciókövetést eredményez, kis kimeneti feszültségingadozás mellett. Valójában azonban nehéz beállítani a terhelési áram tranziens viselkedését az áramkörben.

Leírtuk a tápegység tranziens válaszjellemzőit, de ezek alapvetően megegyeznek egy műveleti erősítő frekvenciakarakterisztikájával (fázishatár és keresztfrekvencia). Ha a tápegység vezérlőkörének frekvenciakarakterisztikája megfelelő és stabil, akkor a kimeneti feszültség tranziens ingadozásai minimálisra tarthatók.

Átmeneti válaszjellemzők

5 kulcsfontosságú pont az átmeneti válasz értékelésében

Az alábbiakban összefoglaljuk azokat a fontos pontokat, amelyeket emlékezni kell a tápegység tranziens válaszának értékelésekor.

● Ellenőrizze a kimenet szabályozását és válaszsebességét a terhelési áram hirtelen ingadozásaira, például amikor készenléti állapotból felébredésbe vált át.

● Ha a frekvencia-jellemzőt módosítani kell, használja az ITH tűt a beállításhoz.

● A fázishatár és a keresztezési frekvencia egy megfigyelt hullámformából következtethető, de frekvenciaválasz-elemző segítségével (FRA) kényelmes.

● Határozza meg, hogy a válasz normál működésre vonatkozik-e, vagy abnormális az induktor telítettsége, áramkorlátozó funkció stb. miatt.

● Ha a kívánt válaszjellemző nem érhető el, külön szabályozási módot vagy frekvenciát kell tanulmányozni, külső állandó beállítását stb.

Hogyan értékeljük az átmeneti választ?

Egy konkrét értékelési módszert ismertetünk. 

● Kísérletek végzésekor a tápáramkör kimenetére kiértékelés céljából olyan áramkört vagy eszközt kell csatlakoztatni, amelynek terhelési árama azonnal kapcsolható, ill. az értékeléshez hasznos oszcilloszkóp használható a kimeneti feszültség és a kimeneti áram megfigyelésére. 

● Ha meg kell erősíteni a tényleges berendezés reakcióját, akkor például létrejön egy olyan állapot, amelyben a CPU vagy hasonló készenléti állapotból teljes működésbe vált át, és a kimenet hasonlóképpen megfigyelhető.

Az értékelések elvégzésének fontos pontjait fentebb leírtuk; a fázishatár és a keresztezési frekvencia mindig kikövetkeztethető egy megfigyelt hullámformából, de ez meglehetősen problémás. 

A közelmúltban meglehetősen elterjedt a frekvenciaválasz-elemző (FRA) nevű mérőeszköz, amellyel rendkívül egyszerű tápáramkörök fázishatárait és frekvenciakarakterisztikáját lehet mérni. Az FRA használata nagyon hatékony lehet.

Ha a gyakorlatban nincs megfelelő, kísérletekben használható, nagy áramerősségű, azonnali ki-be kapcsolásra alkalmas terhelési eszköz, akkor egy egyszerű áramkör, például a jobb oldali áramkör használható, amelyben MOSFET van kapcsolva. Természetesen tr és tf értéket meg kell határozni.

Példa a tranziens beállítására

Néhány kapcsolószabályozó IC-nek van egy tűje a válaszjellemzők beállításához; sok esetben ITH-nak hívják. Az IC adatlapján feltüntetett alkalmazási áramkörben többé-kevésbé ésszerű alkatrészértékek és konfigurációk láthatók az ITH érintkezőhöz csatlakoztatandó kondenzátor és ellenállás esetében ilyen feltételek mellett. Lényegében ezt tekintik kiindulási pontnak, és a beállításokat úgy hajtják végre, hogy megfeleljenek a ténylegesen gyártott áramkör követelményeinek. Valószínűleg a legjobb a kondenzátor fixen tartásával és az ellenállás értékének változtatásával kezdeni.

Az alábbiakban az oszcilloszkóp hullámformáit és az FRA segítségével kapott frekvenciakarakterisztika elemzési grafikonokat mutatjuk be, amelyek bemutatják az ezekben a példákban használt BD9A300MUV terhelési tranziens válaszjellemzőinek változását, ha a kondenzátor kapacitása az ITH lábánál rögzített és az ellenállás értéke beállított.

① R3=9.1 kΩ、C6＝2700 pF (Lényegében megfelelő válasz- és frekvenciakarakterisztika érhető el az ajánlott értékek használatával)

② R3=3 kΩ、C6＝2700 pF

※ Az R3 ellenállás értékének csökkentésével a sáv szűkült, és a terhelésre adott válasz romlott. Magával a működéssel nincs probléma, de túl sok a fázishatár.

③ R3=27 kΩ、C6＝2700 pF

※ Az R3 ellenállás növelésével a sáv kiszélesedik, és javul a terhelésre adott válasz, de feszültségingadozáskor csengetés lép fel (megnagyobbodott hullámforma szakasz).

A fázishatár kicsi, és a szóródástól függően rendellenes oszcilláció léphet fel.

④ R3=43 kΩ、C6＝2700 pF

※ Ha az R3 ellenállásértékét tovább növeljük, abnormális oszcilláció lép fel.

A fentiek példák a válaszkarakterisztika ITH tűvel történő beállítására. Összefoglalva, a kimeneti feszültségben előforduló feszültségtranziensek nem lehet teljesen kiküszöbölni, ezért a beállításokat úgy kell elvégezni, hogy a válasz ne okozzon problémákat az árammal ellátott áramkör működésében.

Gyakran ismételt kérdések

1. K: Mi az előnye a kapcsolási szabályozónak? 

V: A kapcsolószabályzók hatékonyak, mert a soros elemek vagy teljesen be vagy kikapcsolva vannak, így alig adják le az energiát. A lineáris szabályozókkal ellentétben a kapcsolószabályozók a bemeneti feszültségnél nagyobb vagy ellentétes polaritású kimeneti feszültséget állíthatnak elő.

2. K: Mi az a három típusú kapcsolószabályzó? 

V: A kapcsolószabályzók három típusra oszthatók: emelő-, le- és inverter-szabályozókra.

3. K: Hol használják a kapcsolószabályozókat? 

V: A kapcsolási szabályozók használatosak túlfeszültség védelem, hordozható telefonok, videojáték-platformok, robotok, digitális fényképezőgépek és számítógépek. A kapcsolószabályozók összetett áramkörök, ezért nem túl népszerűek az amatőrök körében.

4. K: Hogyan válasszam ki a kapcsolószabályzót?

V: A kapcsolási szabályozó kiválasztásakor figyelembe veendő tényezők:

● Bemeneti feszültség tartomány. Ez az IC által támogatott bemeneti feszültség megengedett tartományára vonatkozik.

● Kimeneti feszültség tartomány. A kapcsolószabályozók általában változó kimenettel rendelkeznek

● Kimeneti áram

● Működési hőmérséklet-tartomány

● Zaj

● Hatékonyság

● Terhelésszabályozás

● Csomagolás és méretek.

Következtetés

Ebben a megosztásban ismerjük a terhelési tranziens válasz definícióját, annak mérését, és megtanuljuk a tényleges példát. Ez a készség hatékonyan segíthet észlelni a terhelés, például a kapcsolási szabályozó stabilitásával kapcsolatos problémákat, és elkerülni az áramkör biztonsági kockázatait. Próbálja meg most mérni az átmeneti választ! Szeretne többet tudni a tranziens válasz méréséről? Hagyja megjegyzéseit lent, és mondja el nekünk ötleteit! Ha úgy gondolja, hogy ez a megosztás hasznos az Ön számára, ne felejtse el megosztani ezt az oldalt!

Is Read

● Hogyan védik az SCR tirisztoros túlfeszültségű feszítővas áramkörök a tápegységeket a túlfeszültségtől?

● Útmutató a Zener-diódákhoz 2021-ben

● Teljes útmutató az LDO szabályozóhoz 2021-ben

● Amit nem szabad kihagyni a Facebook Meta és Metaverse kapcsán

Hagyjon üzenetet 

Üzenetlista