Hur man löser bruset från att byta strömförsörjning
Strömavstängning, liten storlek, låg kostnad och hög effektivitet gör det till ett stort värde.
Dess största nackdel är dock högt utgående brus på grund av höga omkopplingstransienter. Det är denna brist som hindrar dem från att användas i högpresterande analoga kretsar som huvudsakligen drivs av linjära regulatorer.
Emellertid har det bevisats att i många tillämpningar kan en korrekt filtrerad omkopplingsomvandlare ersätta en linjär regulator för att generera en strömförsörjning med lågt brus.
Därför är det nödvändigt att designa ett optimerat och dämpat flerstegsfilter för att eliminera utgångsljudet från strömomvandlaren.
Exempelkretsen i den här artikeln kommer att använda en boost-omvandlare, men resultaten kan appliceras direkt på vilken DC-DC-omvandlare som helst. Figur 1 visar de grundläggande vågformerna för en boost-omvandlare i konstant strömläge (CCM).
Figur 1. Grundläggande spännings- och strömvågformer för en boostomvandlare
Utgångsfiltret är viktigt för en boosttopologi, eller någon annan topologi med diskontinuerlig strömmod, på grund av de snabba stig- och falltiderna för strömmen i switch B. Detta resulterar i parasitisk induktans i magnetiseringsomkopplarna, layouten och utgångskondensatorerna. Resultatet är att utgående vågform vid faktisk användning ser mer ut som figur 2 än figur 1, även med bra layout och keramiska utgångskondensatorer.
2. Typiska uppmätta vågformer för en boost-omvandlare i DCM
Omkopplingsrippeln (växlingsfrekvensen) på grund av förändringar i kondensatorladdningen är mycket liten jämfört med den odämpade ringningen av utgångsomkopplaren, hädanefter kallad utgångsbrus. Vanligtvis sträcker sig detta utgående brus från 10 MHz till över 100 MHz, långt bortom självresonansfrekvensen för de flesta keramiska utgångskondensatorer. Att lägga till extra kapacitans gör därför inte mycket för brusdämpningen.
Det finns också många typer av filter som är lämpliga för att filtrera denna utgång. Vi kommer att förklara varje filter och ge en design steg för steg.
Formlerna i detta dokument är inte rigorösa, och några rimliga antaganden görs för att förenkla dessa formler till viss del. Vissa iterationer krävs fortfarande, eftersom varje komponent påverkar värdena för de andra komponenterna.
Designverktyget ADIsimPower undviker detta problem genom att använda en linjäriseringsformel för komponentvärden (som kostnad eller storlek) för att optimera innan du faktiskt väljer komponenter, och sedan optimera resultatet efter att ha valt faktiska komponenter från en databas med tusentals enheter . Men denna komplexitetsnivå är onödig när man börjar med en design. Med hjälp av de medföljande beräkningarna, med hjälp av en SIMPLIS-simulator—som gratis ADIsimPE™—eller spendera lite tid vid labbbänken, kan du komma fram till en tillfredsställande design med minimal ansträngning.
