magyar elektronika

E-mail cím:*

Név:

Texas PowerTips cikksorozat lid melletti abra 38 reszKérték már meg arra, hogy tervezzen egy jó tranziens viselkedésű tápegységet kis terhelésre? Ha igen, és a tápegységnél megengedett volt a nem folytonos üzem, valószínűleg felfedezte, hogy kis terheléseknél alaposan csökken a hurokerősítés. Ennek rossz tranziensválasz lehet az eredménye, amelyet csak egy „méretes” kimeneti szűrőkondenzátorral lehet megszüntetni. Ennél egyszerűbb az a megoldás, ha a tápegység – mindenféle terhelésnél – folytonos működésű.

 

Jobb hatásfok szinkronkonverter-megoldással

Az 1. ábrán egy egyszerű, szinkron feszültségcsökkentő átalakítót látunk. Ezt azért terveztük, hogy bemutassuk a tranziensválaszban a kimeneti induktivitáson folytonosan vagy megszakítással folyó árammal működő tápegységek közötti különbséget a terhelésváltozáskor keletkező tranziensek szempontjából. Az áram a kimeneti induktivitáson akkor is folytonos marad, ha egyáltalán nincs is terhelés, mert a szinkron-egyenirányító megengedi azt is, hogy az induktivitáson kis terheléseknél fordított irányban folyjon az áram.

 

PowerTips38Figure 1

1. ábra Egyszerű feszültségcsökkentő átalakító a tranziensválasz demonstrálására


Ezt az áramkört azzal tettük „nem folytonos” üzeművé, hogy a Q2 fetet egyszerűen egy diódával helyettesítettük. Megjegyezzük, hogy ez a cikk a feszültségcsökkentő topológia változatai közötti különbségeket tárgyalja, de könnyen észrevehetjük, hogy az összes tápegység-topológia hasonlóan reagál ugyanilyen feltételek esetén.
A 2. ábra két terhelésváltozásra adott tranziensválaszt mutat, a kimenőáram-terhelés 700 mA-es ugrásszerű változása hatására.

 

texas2

2. ábra A szinkron működés (balra) adja a jobb tranziensválaszt


A bal oldali jelalakot a folytonos, a jobb oldalit a nem folytonos áramú változaton mértük. A nem folytonos esetben a kimeneti feszültségtranziens több mint háromszorta rosszabb, mint amit a folytonos áramú változatnál látunk. A folytonos üzemet egy szinkron működésű FET beépítésével állítottuk elő. A jó tranziensválasz elérésére több alternatív módszer is kínálkozik, mint például a kimenet előterhelése, vagy „lengő” induktivitás használata. A „lengő” induktivitás egy olyan tekercs, amelynek kis áramterheléseknél megnövekszik az induktivitása. Ezt kétféle anyagú vasmaggal ellátott tekercsek használatával érik el: az egyik egy jó minőségű ferritanyag, amely már kis áramterhelésnél is telítődik, a másik egy porvasmag, amely nem mutat telítődő jelleget.
Hogy a tranziensválasz ilyen jelentős mértékben „megszenvedi” a nem folytonos üzemű működést, annak a visszacsatoló hurok drasztikus leromlása az oka. Ezt a 3. ábra szemlélteti. A bal oldali görbék a hurokerősítés mértékét mutatják folytonos üzemben. A szabályozóhurok sávszélessége 50 kHz, és a fázistartalék 60° (kék diagram) a (dB-ben kifejezett) erősítés (piros diagram) nullátmeneténél. A jobb oldali görbék azt a frekvencia/fázisdiagramot mutatják, amikor a tápegység teljesítménykapcsolója megszakítja a hurkot. A teljesítménykapcsoló póluselrendezése megváltozik: a folytonos üzemben mérhető konjugált komplex póluspár helyét egyetlen, alacsony frekvenciás, valós pólus foglalja el. Ennek a pólusnak a frekvenciáját a kimeneti kapacitás és a terhelő-ellenállás határozza meg. Jól látható, hogy a kisfrekvenciás pólus miatt hogyan tolódik el a fázisdiagram a kisebb frekvenciákon a folytonos üzemű működés diagramjához képest. Az erősítés a pólus miatt már kisebb frekvenciákon is jelentősen csökken, amelynek sokkal alacsonyabb nullátmeneti frekvencia az eredménye. Ez pedig lerontja a tranziens viselkedést.

 

TexasPower38 ME 2014 10-2

3. ábra A hurokerősítés jelentősen csökken a nem folytonos működésmódban

 

Összegezve, a szinkron-egyenirányítás növeli a hatásfokot, és felbecsülhetetlen segítség a tranziens viselkedés javításához. Ez nagy hatásfokú alternatívát kínál az előterhelés alkalmazása helyett. Ez sokkal „kezelhetőbb” paraméterekkel jellemezhető szabályozóhurkot eredményez például a „lengő” induktivitással megvalósított változatoknál. Ez a megoldás nemcsak a hagyományos feszültségcsökkentő topológia dinamikus viselkedését javítja, hanem mindegyik fajtáét, amelyben szinkron-egyenirányítás alkalmazására van lehetőség.

Tartson velünk a sorozat következő folytatásánál is, amelyben egy szigeteletlen tápegység közös módusú zajának kérdéseit vizsgáljuk meg.

 

www.ti.com/power-ca

 

 

A cikksorozat korábbi részei:

1. rész

2. rész

3. rész

4. rész

5. rész

6. rész

7. rész

8. rész

9. rész

10. rész

11. rész

12. rész

13. rész

14. rész

15. rész

16. rész

17. rész

18. rész

19. rész

20. rész

21. rész

22. rész

23. rész

24. rész

25. rész

26. rész

27. rész

28. rész

29. rész

30. rész

31. rész

32. rész

33. rész

34. rész

 35. rész

36. rész

 37. rész

 

 

 

 

A szerző

robert_kollmanRobert Kollman, a Texas Instruments műszaki állományának kiemelt tagja, vezető alkalmazástechnikai mérnök. Több mint 30 év tapasztalattal rendelkezik a teljesítményelektronikában és egy ideig induktív alkatrészeket tervezett az 1 W alattitól a csaknem 1 MW-ig terjedő teljesítménytartományú elektronikus áramkörökhöz, egészen a megahertzes kapcsolási frekvenciákig. Robert Kollman a Texas A&M Egyetemen BSEEdiplomát, majd a Déli Metodista Egyetemen Master-fokozatot (MSEE) szerzett. A cikksorozattal kapcsolatban a powertips@list.ti.com címen érhető el.

 

 
 
 

 

   
Advertisement
--!>