نحوه حل نویز منبع تغذیه سوئیچینگ

نحوه حل نویز منبع تغذیه سوئیچینگ

خاموش کردن، اندازه کوچک، هزینه کم و راندمان بالا آن را به یک ارزش عالی تبدیل کرده است.
با این حال، بزرگترین اشکال آن نویز خروجی بالا به دلیل گذرای سوئیچینگ بالا است. این نقص است که مانع از استفاده آنها در مدارهای آنالوگ با کارایی بالا می شود که عمدتاً توسط تنظیم کننده های خطی تغذیه می شوند.
با این حال، ثابت شده است که در بسیاری از کاربردها، یک مبدل سوئیچینگ با فیلتر مناسب می تواند جایگزین یک رگولاتور خطی برای تولید منبع تغذیه کم نویز شود.

بنابراین طراحی یک فیلتر چند مرحله ای بهینه و میرایی برای حذف نویز خروجی مبدل برق سوئیچینگ ضروری است.
مدار مثال در این مقاله از مبدل تقویت کننده استفاده می کند، اما نتایج را می توان مستقیماً برای هر مبدل DC-DC اعمال کرد. شکل 1 شکل موج اصلی یک مبدل تقویت کننده در حالت جریان ثابت (CCM) را نشان می دهد.
شکل 1. شکل موج پایه ولتاژ و جریان یک مبدل تقویت کننده
فیلتر خروجی برای توپولوژی تقویت یا هر توپولوژی دیگر با حالت جریان ناپیوسته به دلیل افزایش و کاهش سریع جریان در سوئیچ B مهم است. این منجر به اندوکتانس انگلی در کلیدهای تحریک، طرح‌بندی و خازن‌های خروجی می‌شود. نتیجه این است که در استفاده واقعی، شکل موج خروجی بیشتر شبیه شکل 2 است تا شکل 1، حتی با چیدمان خوب و خازن های خروجی سرامیکی.

2. شکل موج های اندازه گیری شده معمولی مبدل تقویت کننده در DCM
ریپل سوئیچینگ (فرکانس سوئیچینگ) به دلیل تغییرات در شارژ خازن در مقایسه با زنگ بدون میرایی کلید خروجی بسیار کم است که از این پس به عنوان نویز خروجی نامیده می شود. به طور معمول، این نویز خروجی از 10 مگاهرتز تا بیش از 100 مگاهرتز متغیر است، که بسیار فراتر از فرکانس خود رزونانس اکثر خازن های خروجی سرامیکی است. بنابراین، افزودن ظرفیت اضافی برای کاهش نویز کار زیادی نمی کند.
همچنین انواع زیادی فیلتر مناسب برای فیلتر کردن این خروجی وجود دارد. هر فیلتر را توضیح می دهیم و یک طرح را مرحله به مرحله ارائه می دهیم.
فرمول‌های این مقاله دقیق نیستند و برخی فرضیات منطقی برای ساده‌سازی این فرمول‌ها تا حدی مشخص شده‌اند. برخی از تکرارها همچنان مورد نیاز است، زیرا هر جزء بر مقادیر سایر مؤلفه ها تأثیر می گذارد.

ابزار طراحی ADIsimPower با استفاده از یک فرمول خطی سازی برای مقادیر مؤلفه (مانند هزینه یا اندازه) برای بهینه سازی قبل از انتخاب واقعی مؤلفه ها، و سپس بهینه سازی خروجی پس از انتخاب مؤلفه های واقعی از پایگاه داده هزاران دستگاه، از این مشکل جلوگیری می کند. اما این سطح از پیچیدگی هنگام شروع با یک طراحی غیر ضروری است. با استفاده از محاسبات ارائه شده، با استفاده از یک شبیه ساز SIMPLIS - مانند ADIsimPE™ رایگان - یا گذراندن مدتی در نیمکت آزمایشگاه، می توانید با کمترین تلاش به یک طراحی رضایت بخش برسید.