Geçici yanıt nedir?

İdeal bir güç dönüştürücünün, yük nasıl değişirse değişsin, kararlı bir çıkış voltajı sağlaması gerekir. Ancak uygulamalarda çıkış yük adımı çıkış voltajını etkileyecektir. Örneğin, kararlı durumda farklı yükler için ölçülen çıkış voltajının değişim miktarı yük regülasyonudur. Geçici bir durumda yük değiştiğinde, çıkış voltajının aşılması, aşılması ve toparlanma süresinin dikkate alınması gerekir. Bu üç gösterge, dönüştürücünün kompanzasyon sistemine dayanır. Bu makale, geçici rejim tepkisinin oluşum sürecini ve geçici tepkiyi etkileyen faktörleri tanıtacak ve gerçek dalga şekli ölçümü ile farklı koşullar altında çıkış voltajındaki değişiklikleri gözlemleyecek ve iyileştirme önerileri sunacaktır.

1. Geçici yanıt

Yük anında değiştiğinde, çıkış voltajı bir reaksiyon üretecektir. Başka bir deyişle, çıkış voltajının artması veya düşmesinden sonra set değerine dönme işlemine geçici tepki adı verilir.

Aşağıdakiler, geçici tepkinin nasıl oluştuğunu analiz etmek için kullanılan güç dönüştürücüsüdür. Şekil 1, güç dönüştürücünün şematik bir devre diyagramıdır. Ve şekil 2, yük akımı hafiften ağıra doğru olduğunda, çıkış voltajı ve indüktör akımının aynı anda tepki verdiği süreci göstermektedir. Mevcut değişiklikler altında, kapasitans ideal bir kapasitör olarak kabul edilemez, bu nedenle eşdeğer seri direnç (ESR) ve eşdeğer seri endüktans (ESL) dahil olmak üzere parazit elementler dikkate alınmalıdır.

Yük adımı ve çıkış akımı anında arttığında, dönüştürücü hemen yeterli akımı sağlamak için yanıt veremez. Böylece çıkış kapasitörü, çıkış akımı eksikliğini telafi etmek için boşalır ve çıkış kapasitöründeki ESR ve ESL, çıkış kapasitöründeki voltajın düşmesine neden olur. ESR bir voltaj düşüşüne neden olur ve yük değişiminin derecesi ile pozitif korelasyon gösterir. ESL, çıkış kapasitörünün her iki tarafındaki voltajı azaltır ve ani yükselmeler oluşturur. Endüktansın özelliklerine göre, ESL tarafından üretilen ani yükselmeler, yükün geçiş süresi ile ilgilidir. Yük ne kadar hızlı yükselirse, voltaj yükselmeleri o kadar büyük olur.

Hata yükselticisi tarafından voltaj düşüşü algılandığında, geri besleme sistemi kompansatörün voltajını artıracak ve Q1 anahtarının açılma süresini artıracaktır. Böylece indüktör akımı artan yük akımını karşılayacak şekilde yükselir ve kapasitör şarj olmaya başlar. Çıkış voltajı sabit olma eğilimindedir.

Geçici tepki testi, dönüştürücünün çıkış voltajının kararlılığını anlayabilir. Güç dönüştürücünün özellikleri genellikle geçici tepki süresini ve çıkış voltajının toleransını tanımlamıştır. Ölçüm sırasında, geçici yük süresinin, geçici toparlanma süresinden çok daha kısa olması ve geçici yükün süresinin dönüştürücünün toparlanma süresinden daha büyük olması gerektiğine dikkat edilmelidir, aksi takdirde kararlılık sorunu dalga formunda görüntülenemez.

Aşağıdaki şekil tipik bir geçici tepki dalga biçimini göstermektedir. Bu durumda, çıkış 12VDC'dir, yük %75 ila %100 ila %75 arasındadır, maksimum voltaj değişimi 100mV'dir, bu çıkış voltajının %0.8'ine eşittir ve kurtarma süresi 250ms'dir. Gerilim geçici kurtarma işlemi, kararlı devre özelliklerini gösteren düzgün bir eğridir.

2. Faktörler geçici yanıtı etkiler

Genel kontrol sisteminde, geçici tepkinin performansını birkaç faktör etkiler. Her şeyden önce, optik kuplaj, diyotlar ve transformatörler gibi tüm döngüde kullanılan bileşenlerin gecikme süresi vardır. Bu, yük değiştiğinde dönüştürücünün minimum gecikme süresinden sonra reaksiyona başlayacağı anlamına gelir. Bu minimum gecikme süresi, geçici tepki süresini değil, bunun sadece küçük bir kısmını temsil eder.

Dahili hata yükselticisinin kompanzasyon seviyesi gibi geçici tepkiyi etkileyen ana faktörler. Hata yükselticisi, PWM'yi (Darbe Genişliği Modülasyonu) ayarlamak için kullanılır ve PWM, çıkış voltajındaki değişime yanıt vermek için transistörün çalışma süresini modüle eder. Ve kontrol döngüsünün bant genişliği ayar hızını etkileyecektir. Bant genişliği daha büyük olduğunda, yük geçişi daha hızlı ayarlanabilir.

Dış koşullarda geçici tepkiyi iki faktör etkiler. Biri çıkış kapasitansı. Kapasitans büyükse, çıkış voltajının altında kalınması veya aşılması azalabilir, ancak toparlanma süresi artacaktır. İkincisi, yük akımının değişim büyüklüğü ve değişim hızıdır. Yük akımı yavaş yükseldiğinde veya düştüğünde, çıkış voltajının tepe değeri küçüktür. Ek olarak, yük adımının büyüklüğü arttığında, çıkış voltajı keskin bir şekilde yükselecek veya düşecektir.

3. Dalga formu

• kapasitans farklı

Yük adımı sabit olduğunda (%50 ila %100 yük), tek değişiklik çıkış kapasitörünün kapasitans değeridir. Aşağıdaki üç dalga biçiminden, kapasitans ne kadar büyük olursa, çıkış voltajındaki varyasyonun o kadar az olduğunu, ancak kurtarma süresinin artacağını bilebilir.

• Yük adımının farklı büyüklüğü

Çıkış kapasitansı sabit (100uF) olduğunda, tek fark yük adımı değişikliğinin büyüklüğüdür. Yükleme adımı %25 yük olduğunda (%75'ten %100'e), çıkış voltajının alt sınırı 50mV ve kurtarma süresi 200us'tur. Daha sonra şekil 8 ve 9, yük adımının %50 ve %75 yüke yükseldiğini, düşük voltajın daha büyük olduğunu ve toparlanma süresinin daha uzun sürmesini gerektirdiğini gösterir.

• Farklı yük değişim oranı

Aşağıdaki şekiller, farklı yük oranlarının değiştiğini göstermektedir. Yük akımı ne kadar hızlı yükselir veya düşerse, çıkış voltajının altında veya üstünde o kadar büyük olur. Buna karşılık, daha yavaş yük adımı, daha az çıkış voltajı değişikliğine neden olur.

4. Geliştirilmiş yöntem

• Çıkış kapasitörü ekle

Sabit bir çıkış voltajı elde etmek için, çıkış kapasitansını arttırmanın en kolay yolu, ancak ESR ve ESL'nin hala dikkate alınması gerekiyor. Seramik kapasitörler düşük ESR'ye sahiptir ve ayrıca voltaj geçişlerini azaltmada daha iyi bir seçimdir. Genel olarak, seramik kapasitörler, gerçek uygulamanın yük ucuna yakın yerleştirilir. Voltaj geçişlerini azaltmanın yanı sıra, dönüştürücünün kontrol döngüsündeki salınımları da önler. Ayrıca, dönüştürücünün çıkışının yanına bir elektrolitik kondansatör ekleyebilirsiniz. Bir yük adımı olduğunda, elektrolitik kapasitör ilk aşamada hızlı tepki verir, böylece geri besleme devresi daha hızlı yanıt verebilir, bu da yavaş geri besleme yanıt devrelerinde yardımcı olur.

 

• Düzen önerisi

Dinamik yükler altında dönüştürücü ile yük arasındaki mesafe çıkış gücünün kalitesini etkileyebilir. Ve yol üzerindeki parazitik direnç ve endüktans, çıkış voltajı düşüşüne neden olacak ve zayıf yük regülasyonu ile sonuçlanacaktır. Bu nedenle dönüştürücü ve yükün mümkün olduğunca yakın yerleştirilmesi gerekir. Yük geçici tepkisinin etkisini azaltmak için, genellikle, çıkış voltajı tepkisini azaltmak için çıkış kapasitansı artırılır ve kapasitörlerin konumu, ana akım yolunda en etkilidir.

5. Özet

Pazar eğilimi ile birçok elektronik ürün daha hızlı ve daha büyük akım gerektirme eğilimindedir. Güç dönüştürücü seçiminde ise çıkış voltajı kararlı olan ürünler daha çok tercih edilmektedir. Geçici tepki testi, kontrol döngüsünün kararlılığını, yük regülasyonunu, geçici toparlanma süresini ve çalmayı anlayabilir. Geçici rejim tepkisini etkileyen faktörleri anladıktan sonra, daha kararlı bir güç dönüştürücü elde etmek için en uygun iyileştirme yöntemi bulunabilir.

 

 

CTC, 30 yıldan beri dünya çapında kritik uygulamalar için üst düzey güç kaynağı modülleri (AC'den DC'ye Dönüştürücü ve DC'den DC'ye Dönüştürücü) için profesyonel bir hizmet sağlayıcıdır. Temel yetkinliğimiz, önde gelen teknolojiler, rekabetçi fiyatlandırma, son derece esnek teslim süresi, küresel teknik servis ve yüksek kaliteli üretim (Made In Taiwan) ile ürünler tasarlamak ve sunmaktır.

CTC, ISO-9001, IATF-16949, ISO22613(IRIS) ve ESD/ANSI-2020 ile sertifikalandırılmış tek kuruluştur. Yalnızca ürünü değil, aynı zamanda iş akışımızı ve hizmetimizi de en başından itibaren her üst düzey uygulama için kalite yönetim sistemine uymasını %100 sağlayabiliriz. Tasarımdan üretime ve teknik desteğe kadar her ayrıntı en yüksek standartta işletilmektedir.

Mesaj bırakın 

İleti listesi