Τι είναι η παροδική απόκριση;

Ένας ιδανικός μετατροπέας ισχύος πρέπει να διατηρεί σταθερή τάση εξόδου, ανεξάρτητα από το πώς αλλάζει το φορτίο. Ωστόσο, σε εφαρμογές, το βήμα φόρτισης εξόδου θα επηρεάσει την τάση εξόδου. Για παράδειγμα, το μέγεθος της αλλαγής της τάσης εξόδου που μετράται για διαφορετικά φορτία στη σταθερή κατάσταση είναι η ρύθμιση φορτίου. Όταν το φορτίο αλλάζει σε μια μεταβατική κατάσταση, είναι απαραίτητο να λάβετε υπόψη την υπέρβαση, την υπο υπέρβαση και τον χρόνο ανάκτησης της τάσης εξόδου. Αυτοί οι τρεις δείκτες βασίζονται όλοι στο σύστημα αντιστάθμισης του μετατροπέα. Αυτό το άρθρο θα παρουσιάσει τη διαδικασία εμφάνισης της μεταβατικής απόκρισης και τους παράγοντες που επηρεάζουν την μεταβατική απόκριση και παρατηρούν τις αλλαγές στην τάση εξόδου υπό διαφορετικές συνθήκες μέσω της πραγματικής μέτρησης κυματομορφής και θα παρέχει προτάσεις για βελτίωση.

1. Παροδική απόκριση

Όταν το φορτίο αλλάζει στιγμιαία, η τάση εξόδου θα προκαλέσει αντίδραση. Με άλλα λόγια, η διαδικασία επιστροφής στην καθορισμένη τιμή μετά την άνοδο ή πτώση της τάσης εξόδου, η οποία ονομάζεται μεταβατική απόκριση.

Ακολουθεί ο μετατροπέας ισχύος που χρησιμοποιείται για την ανάλυση του τρόπου με τον οποίο εμφανίζεται η μεταβατική απόκριση. Το σχήμα 1 είναι ένα σχηματικό διάγραμμα κυκλώματος του μετατροπέα ισχύος. Και το σχήμα 2 δείχνει τη διαδικασία κατά την οποία όταν το ρεύμα φορτίου από ελαφρύ σε βαρύ, η τάση εξόδου και το ρεύμα του επαγωγέα αντιδρούν ταυτόχρονα. Σύμφωνα με τις τρέχουσες αλλαγές, η χωρητικότητα δεν μπορεί να θεωρηθεί ως ιδανικός πυκνωτής, επομένως πρέπει να ληφθούν υπόψη παρασιτικά στοιχεία, συμπεριλαμβανομένης της αντίστασης ισοδύναμης σειράς (ESR) και της ισοδύναμης επαγωγής σειράς (ESL).

Όταν το βήμα φόρτωσης και το ρεύμα εξόδου αυξάνονται αμέσως, ο μετατροπέας δεν μπορεί να ανταποκριθεί για να παρέχει αρκετό ρεύμα αμέσως. Έτσι, ο πυκνωτής εξόδου αποφορτίζεται για να αναπληρώσει την έλλειψη ρεύματος εξόδου και το ESR και το ESL του πυκνωτή εξόδου θα κάνουν την τάση στον πυκνωτή εξόδου να πέσει. Το ESR προκαλεί πτώση τάσης και συσχετίζεται θετικά με το βαθμό μεταβολής του φορτίου. Το ESL μειώνει την τάση και στις δύο πλευρές του πυκνωτή εξόδου και δημιουργεί αιχμές. Σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά της αυτεπαγωγής, οι αιχμές που δημιουργούνται από το ESL σχετίζονται με τον μεταβατικό χρόνο φορτίου. Εάν όσο πιο γρήγορα αυξάνεται το φορτίο, τόσο μεγαλύτερες είναι οι αιχμές τάσης που δημιουργούνται.

Όταν η πτώση τάσης εντοπιστεί από τον ενισχυτή σφάλματος, το σύστημα ανάδρασης θα αυξήσει την τάση του αντισταθμιστή και θα αυξήσει το χρόνο ενεργοποίησης του διακόπτη Q1. Έτσι ώστε το ρεύμα του επαγωγέα να ανεβαίνει για να καλύψει το αυξημένο ρεύμα φορτίου και ο πυκνωτής να αρχίσει να φορτίζει. Η τάση εξόδου τείνει να είναι σταθερή.

Η δοκιμή μεταβατικής απόκρισης μπορεί να κατανοήσει τη σταθερότητα της τάσης εξόδου του μετατροπέα. Οι προδιαγραφές του μετατροπέα ισχύος έχουν συνήθως ορίσει τον μεταβατικό χρόνο απόκρισης και την ανοχή της τάσης εξόδου. Πρέπει να σημειωθεί κατά τη μέτρηση ότι ο μεταβατικός χρόνος φορτίου πρέπει να είναι πολύ μικρότερος από τον μεταβατικό χρόνο ανάκτησης και η περίοδος του μεταβατικού φορτίου πρέπει να είναι μεγαλύτερη από τον χρόνο ανάκτησης του μετατροπέα, διαφορετικά το πρόβλημα σταθερότητας δεν μπορεί να εμφανιστεί στην κυματομορφή.

Το παρακάτω σχήμα δείχνει μια τυπική κυματομορφή μεταβατικής απόκρισης. Σε αυτήν την περίπτωση, η έξοδος είναι 12 VDC, το φορτίο είναι από 75% έως 100% έως 75%, η μέγιστη αλλαγή τάσης είναι 100 mV, που ισοδυναμεί με 0.8% της τάσης εξόδου και ο χρόνος ανάκτησης είναι 250 ms. Η διαδικασία της παροδικής ανάκτησης τάσης είναι μια ομαλή καμπύλη, που δείχνει σταθερά χαρακτηριστικά κυκλώματος.

2. Οι παράγοντες επηρεάζουν την παροδική απόκριση

Στο γενικό σύστημα ελέγχου, αρκετοί παράγοντες επηρεάζουν την απόδοση της παροδικής απόκρισης. Πρώτα απ 'όλα, τα εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται σε ολόκληρο τον βρόχο, όπως η οπτική σύζευξη, οι δίοδοι και οι μετασχηματιστές, έχουν χρόνο καθυστέρησης. Σημαίνει ότι όταν αλλάξει το φορτίο, ο μετατροπέας θα αρχίσει να αντιδρά μετά τον ελάχιστο χρόνο καθυστέρησης. Αυτός ο ελάχιστος χρόνος καθυστέρησης δεν αντιπροσωπεύει τον μεταβατικό χρόνο απόκρισης, αλλά μόνο ένα μικρό μέρος του.

Οι κύριοι παράγοντες που επηρεάζουν την μεταβατική απόκριση όπως το επίπεδο αντιστάθμισης του εσωτερικού ενισχυτή σφάλματος. Ο ενισχυτής σφάλματος χρησιμοποιείται για τη ρύθμιση του PWM (Διαμόρφωση πλάτους παλμού) και το PWM διαμορφώνει την ώρα ενεργοποίησης του τρανζίστορ ώστε να ανταποκρίνεται στην αλλαγή της τάσης εξόδου. Και το εύρος ζώνης του βρόχου ελέγχου θα επηρεάσει την ταχύτητα προσαρμογής. Όταν το εύρος ζώνης είναι μεγαλύτερο, το μεταβατικό φορτίο μπορεί να προσαρμοστεί πιο γρήγορα.

Δύο παράγοντες επηρεάζουν την παροδική απόκριση σε εξωτερικές συνθήκες. Το ένα είναι η χωρητικότητα εξόδου. Εάν η χωρητικότητα είναι μεγάλη, η υποχώρηση ή η υπέρβαση της τάσης εξόδου μπορεί να μειωθεί, αλλά ο χρόνος ανάκτησης θα αυξηθεί. Το δεύτερο είναι το μέγεθος της αλλαγής και ο ρυθμός μεταβολής του ρεύματος φορτίου. Όταν το ρεύμα φορτίου αυξάνεται ή μειώνεται αργά, η μέγιστη τιμή της τάσης εξόδου είναι μικρή. Επιπλέον, όταν το μέγεθος του βήματος φορτίου αυξάνεται, η τάση εξόδου θα αυξηθεί ή θα μειωθεί απότομα.

3. Η κυματομορφή

• Διαφορετική χωρητικότητας

Όταν το βήμα φορτίου είναι σταθερό (50% έως 100% φορτίο), η μόνη αλλαγή είναι η τιμή χωρητικότητας του πυκνωτή εξόδου. Μπορεί να γνωρίζει από τις ακόλουθες τρεις κυματομορφές ότι όσο μεγαλύτερη είναι η χωρητικότητα, τόσο μικρότερη είναι η διακύμανση της τάσης εξόδου, αλλά ο χρόνος ανάκτησης θα αυξηθεί.

• Διαφορετικό μέγεθος βήματος φορτίου

Όταν η χωρητικότητα εξόδου είναι σταθερή (100uF), η μόνη διαφορά είναι το μέγεθος της αλλαγής του βήματος φορτίου. Όταν το βήμα φόρτισης είναι φορτίο 25% (από 75% έως 100%), η υποχώρηση της τάσης εξόδου είναι 50 mV και ο χρόνος ανάκτησης είναι 200 ​​us. Στη συνέχεια, τα σχήματα 8 και 9 δείχνουν ότι το βήμα φόρτισης αυξάνεται σε 50% και 75% φορτίο, κάνει την τάση υποχώρησης να είναι μεγαλύτερη και ο χρόνος ανάκτησης χρειάζεται περισσότερο.

• Διαφορετικός ρυθμός αλλαγής φορτίου

Τα παρακάτω σχήματα δείχνουν ότι ο διαφορετικός ρυθμός φορτίου αλλάζει. Όσο πιο γρήγορα αυξάνεται ή πέφτει το ρεύμα φορτίου, τόσο μεγαλύτερη είναι η υπο υπέρβαση ή η υπέρβαση της τάσης εξόδου. Αντίθετα, το πιο αργό βήμα φόρτισης έχει ως αποτέλεσμα τη μικρότερη αλλαγή της τάσης εξόδου.

4. Βελτιωμένη μέθοδος

• Προσθήκη πυκνωτή εξόδου

Για να επιτευχθεί σταθερή τάση εξόδου, ο ευκολότερος τρόπος αύξησε την χωρητικότητα εξόδου, αλλά το ESR και το ESL πρέπει ακόμα να ληφθούν υπόψη. Οι κεραμικοί πυκνωτές έχουν χαμηλό ESR και είναι επίσης καλύτερη επιλογή για τη μείωση των μεταβατικών τάσεων. Γενικά, οι κεραμικοί πυκνωτές τοποθετούνται κοντά στο άκρο του φορτίου της πραγματικής εφαρμογής. Εκτός από τη μείωση των μεταβατικών τάσεων, αποφεύγει επίσης τις ταλαντώσεις στον βρόχο ελέγχου του μετατροπέα. Επιπλέον, μπορείτε να προσθέσετε έναν ηλεκτρολυτικό πυκνωτή κοντά στην έξοδο του μετατροπέα. Όταν υπάρχει ένα βήμα φόρτισης, ο ηλεκτρολυτικός πυκνωτής θα αντιδράσει γρήγορα στο αρχικό στάδιο, έτσι ώστε το κύκλωμα ανάδρασης να μπορεί να ανταποκριθεί πιο γρήγορα, κάτι που είναι χρήσιμο σε κυκλώματα αργής απόκρισης ανάδρασης.

 

• Πρόταση διάταξης

Σε δυναμικά φορτία, η απόσταση μεταξύ του μετατροπέα και του φορτίου μπορεί να επηρεάσει την ποιότητα της ισχύος εξόδου. Και η παρασιτική αντίσταση και η επαγωγή στη διαδρομή θα προκαλέσουν πτώση τάσης εξόδου και θα έχουν ως αποτέλεσμα κακή ρύθμιση του φορτίου. Επομένως, ο μετατροπέας και το φορτίο πρέπει να τοποθετηθούν όσο το δυνατόν πιο κοντά. Για να μειωθεί η επίδραση της μεταβατικής απόκρισης φορτίου, γενικά, η χωρητικότητα εξόδου αυξάνεται για να μειωθεί η απόκριση της τάσης εξόδου και η θέση των πυκνωτών είναι πιο αποτελεσματική στην κύρια διαδρομή ρεύματος.

5. Περίληψη

Με την τάση της αγοράς, πολλά ηλεκτρονικά προϊόντα τείνουν να απαιτούν ταχύτερο και μεγαλύτερο ρεύμα. Στην επιλογή μετατροπέων ισχύος, τα προϊόντα με σταθερή τάση εξόδου είναι πιο δημοφιλή. Η δοκιμή μεταβατικής απόκρισης μπορεί να κατανοήσει τη σταθερότητα του βρόχου ελέγχου, τη ρύθμιση του φορτίου, τον μεταβατικό χρόνο ανάκτησης και το κουδούνισμα. Αφού κατανοήσουμε τους παράγοντες που επηρεάζουν την παροδική απόκριση, μπορεί να βρεθεί η καταλληλότερη μέθοδος βελτίωσης για την απόκτηση ενός πιο σταθερού μετατροπέα ισχύος.

 

 

Η CTC είναι ένας επαγγελματικός πάροχος υπηρεσιών για μονάδες τροφοδοσίας υψηλής τεχνολογίας (μετατροπέας AC σε DC και μετατροπέας DC σε DC) για κρίσιμες εφαρμογές παγκοσμίως εδώ και 30 χρόνια. Η βασική μας αρμοδιότητα είναι να σχεδιάζουμε και να παραδίδουμε προϊόντα με κορυφαίες τεχνολογίες, ανταγωνιστικές τιμές, εξαιρετικά ευέλικτο χρόνο παράδοσης, παγκόσμια τεχνική εξυπηρέτηση και κατασκευή υψηλής ποιότητας (Made In Taiwan).

Η CTC είναι η μόνη εταιρεία πιστοποιημένη με ISO-9001, IATF-16949, ISO22613(IRIS) και ESD/ANSI-2020. Μπορούμε να διασφαλίσουμε 100% όχι μόνο το προϊόν, αλλά και τη ροή εργασιών και τις υπηρεσίες μας ώστε να ταιριάζουν με το σύστημα διαχείρισης ποιότητας για κάθε εφαρμογή υψηλής τεχνολογίας από την αρχή. Από το σχεδιασμό μέχρι την κατασκευή και την τεχνική υποστήριξη, κάθε λεπτομέρεια λειτουργεί σύμφωνα με τα υψηλότερα πρότυπα.

Αφήστε μήνυμα 

Λίστα μηνυμάτων