Wat is een voorbijgaande respons?

Een ideale stroomomvormer moet een stabiele uitgangsspanning behouden, ongeacht hoe de belasting verandert. In toepassingen heeft de uitgangsbelastingsstap echter invloed op de uitgangsspanning. De hoeveelheid verandering van de uitgangsspanning gemeten voor verschillende belastingen in de stationaire toestand is bijvoorbeeld de belastingsregeling. Wanneer de belasting in een voorbijgaande toestand verandert, moet rekening worden gehouden met de overshoot, undershoot en de hersteltijd van de uitgangsspanning. Deze drie indicatoren zijn allemaal afhankelijk van het compensatiesysteem van de converter. Dit artikel introduceert het optreden van transiënte respons en de factoren die de transiënte respons beïnvloeden en observeert de veranderingen in uitgangsspanning onder verschillende omstandigheden door middel van daadwerkelijke golfvormmeting, en geeft suggesties voor verbetering.

1. Tijdelijke reactie

Wanneer de belasting onmiddellijk verandert, zal de uitgangsspanning een reactie produceren. Met andere woorden, het proces van terugkeren naar de ingestelde waarde nadat de uitgangsspanning stijgt of daalt, wordt de tijdelijke respons genoemd.

Het volgende is de stroomomvormer die wordt gebruikt om te analyseren hoe de tijdelijke respons optreedt. Figuur 1 is een schematisch schakelschema van de vermogensomvormer. En figuur 2 toont het proces dat wanneer de belastingsstroom van licht naar zwaar, uitgangsspanning en spoelstroom tegelijkertijd reageren. Onder de huidige veranderingen kan de capaciteit niet worden beschouwd als een ideale condensator, dus moet rekening worden gehouden met parasitaire elementen, waaronder equivalente serieweerstand (ESR) en equivalente serieinductantie (ESL).

Wanneer de belastingsstap en de uitgangsstroom onmiddellijk toenemen, kan de omvormer niet reageren om onmiddellijk voldoende stroom te leveren. Dus de uitgangscondensator ontlaadt om het gebrek aan uitgangsstroom te compenseren, en de ESR en ESL van de uitgangscondensator zullen de spanning over de uitgangscondensator doen dalen. ESR veroorzaakt een spanningsval en is positief gecorreleerd met de mate van belastingverandering. ESL verlaagt de spanning aan beide zijden van de uitgangscondensator en genereert pieken. Volgens de kenmerken van de inductantie zijn de pieken die door ESL worden gegenereerd, gerelateerd aan de voorbijgaande tijd van de belasting. Als de belasting sneller stijgt, worden de spanningspieken groter.

Wanneer de spanningsval wordt gedetecteerd door de foutversterker, zal het feedbacksysteem de spanning van de compensator verhogen en de inschakeltijd van schakelaar Q1 verlengen. Zodat de inductorstroom stijgt om te voldoen aan de verhoogde belastingsstroom en de condensator begint op te laden. De uitgangsspanning neigt naar stabiel.

De tijdelijke responstest kan de stabiliteit van de uitgangsspanning van de converter begrijpen. De specificaties van de vermogensomvormer hebben meestal de transiënte responstijd en de tolerantie van de uitgangsspanning gedefinieerd. Tijdens de meting moet worden opgemerkt dat de tijdelijke belastingstijd veel korter moet zijn dan de tijdelijke hersteltijd en dat de periode van de belastingtransiënte groter moet zijn dan de hersteltijd van de omzetter, anders kan het stabiliteitsprobleem niet op de golfvorm worden weergegeven.

De volgende afbeelding toont een typische transiënte responsgolfvorm. In dit geval is de output 12VDC, de belasting is van 75% tot 100% tot 75%, de maximale spanningsverandering is 100mV, wat overeenkomt met 0.8% van de uitgangsspanning, en de hersteltijd is 250ms. Het proces van herstel van spanningstransiënten is een vloeiende curve, die stabiele circuitkarakteristieken vertoont.

2. De factoren beïnvloeden de voorbijgaande respons

In het algemene regelsysteem zijn verschillende factoren van invloed op de prestatie van de tijdelijke respons. Allereerst hebben de componenten die in de hele lus worden gebruikt, zoals optische koppeling, diodes en transformatoren, een vertragingstijd. Dit betekent dat wanneer de belasting verandert, de omvormer begint te reageren na de minimale vertragingstijd. Deze minimale vertragingstijd vertegenwoordigt niet de transiënte responstijd, maar slechts een klein deel ervan.

De belangrijkste factoren die de tijdelijke respons beïnvloeden, zoals het compensatieniveau van de interne foutversterker. De foutversterker wordt gebruikt om de PWM (Pulse Width Modulation) aan te passen, en de PWM moduleert de aan-tijd van de transistor om te reageren op de verandering in de uitgangsspanning. En de bandbreedte van de regellus zal de aanpassingssnelheid beïnvloeden. Wanneer de bandbreedte groter is, kan de belastingstransiënt zich sneller aanpassen.

Twee factoren beïnvloeden de voorbijgaande respons in externe omstandigheden. Een daarvan is de uitgangscapaciteit. Als de capaciteit groot is, kan de onder- of overschrijding van de uitgangsspanning verminderen, maar de hersteltijd zal toenemen. De tweede is de grootte van de verandering en de snelheid van verandering van de belastingsstroom. Wanneer de belastingsstroom langzaam stijgt of daalt, is de piekwaarde van de uitgangsspanning klein. Bovendien, wanneer de grootte van de belastingsstap toeneemt, zal de uitgangsspanning sterk stijgen of dalen.

3. De golfvorm:

• Verschillend van capaciteit:

Wanneer de belastingsstap vast is (50% tot 100% belasting), is de enige verandering de capaciteitswaarde van de uitgangscondensator. Het kan uit de volgende drie golfvormen weten dat hoe groter de capaciteit is, hoe minder variatie van de uitgangsspanning is, maar de hersteltijd zal toenemen.

• Verschillende grootte van belastingsstap:

Wanneer de uitgangscapaciteit vast is (100 uF), is het enige verschil de grootte van de verandering van de belastingsstap. Wanneer de laadstap 25% belasting is (van 75% tot 100%), is de onderschrijding van de uitgangsspanning 50 mV en is de hersteltijd 200us. Vervolgens laten figuur 8 en 9 zien dat de belastingsstap toeneemt tot 50% en 75% belasting, waardoor de onderschrijdingsspanning groter is en de hersteltijd langer duurt.

• Verschillende snelheid van ladingsverandering:

De volgende figuren hieronder laten zien dat de verschillende belastingssnelheden veranderen. Hoe sneller de belastingsstroom stijgt of daalt, hoe groter de onder- of overschrijding van de uitgangsspanning. Daarentegen resulteert de langzamere belastingsstap in de mindere verandering van de uitgangsspanning.

4. Verbeterde methode

• Uitgangscondensator toevoegen

Om een ​​stabiele uitgangsspanning te bereiken, is de eenvoudigste manier om de uitgangscapaciteit te vergroten, maar er moet nog steeds rekening worden gehouden met ESR en ESL. Keramische condensatoren hebben een lage ESR en zijn ook een betere keuze voor het verminderen van spanningspieken. Over het algemeen worden keramische condensatoren dicht bij het laadeinde van de eigenlijke toepassing geplaatst. Naast het verminderen van spanningspieken, vermijdt het ook oscillaties in de regellus van de converter. Bovendien kunt u een elektrolytische condensator toevoegen aan de uitgang van de converter. Wanneer er een laadstap is, zal de elektrolytische condensator in de beginfase snel reageren, zodat het feedbackcircuit sneller kan reageren, wat handig is bij trage feedbackresponscircuits.

 

• Lay-outsuggestie

Bij dynamische belastingen kan de afstand tussen de omvormer en de belasting de kwaliteit van het uitgangsvermogen beïnvloeden. En de parasitaire weerstand en inductantie op het pad zullen een daling van de uitgangsspanning veroorzaken en resulteren in een slechte belastingsregeling. De omvormer en de belasting moeten dus zo dicht mogelijk bij elkaar worden geplaatst. Om het effect van de tijdelijke respons van de belasting te verminderen, wordt in het algemeen de uitgangscapaciteit verhoogd om de uitgangsspanningsrespons te verminderen, en de positie van condensatoren is het meest effectief in het hoofdstroompad.

5. Overzicht

Met de markttrend hebben veel elektronische producten de neiging om snellere en grotere stroom te vereisen. Bij de selectie van stroomomvormers zijn de producten met een stabiele uitgangsspanning populairder. De tijdelijke responstest kan de stabiliteit van de regellus, de belastingsregeling, de voorbijgaande hersteltijd en het rinkelen begrijpen. Na het begrijpen van de factoren die de transiënte respons beïnvloeden, kan de meest geschikte verbeteringsmethode worden gevonden om een ​​stabielere stroomomvormer te verkrijgen.

 

 

CTC is al 30 jaar een professionele dienstverlener voor high-end voedingsmodules (AC naar DC Converter en DC naar DC Converter) voor kritische toepassingen wereldwijd. Onze kerncompetentie is het ontwerpen en leveren van producten met toonaangevende technologieën, concurrerende prijzen, extreem flexibele doorlooptijd, wereldwijde technische service en hoogwaardige productie (Made In Taiwan).

CTC is het enige bedrijf dat gecertificeerd is met ISO-9001, IATF-16949, ISO22613(IRIS) en ESD/ANSI-2020. We kunnen ervoor zorgen dat niet alleen het product, maar ook onze workflow en service vanaf het begin voor elke hoogwaardige toepassing op elkaar zijn afgestemd. Van ontwerp tot fabricage en technische ondersteuning, elk detail wordt uitgevoerd volgens de hoogste standaard.

Laat een bericht achter 

Message List