Um die Stabilität eines Schaltreglers zu verstehen, müssen wir oft sein Last-Einschwingverhalten messen. Daher ist es für Ingenieure auf dem Gebiet der Elektronik unerlässlich, zu lernen, wie man das Einschwingverhalten misst.

In diesem Teil erklären wir die Definition des Last-Einschwingverhaltens, die wichtigsten Schlüsselpunkte einer Messung, die Messung des Einschwingverhaltens mit FRA und ein konkretes Beispiel für die Messung und Einstellung des Last-Einschwingverhaltens eines Schaltreglers. Wenn Sie sich nicht sicher sind, wie Sie das Einschwingverhalten messen sollen, können Sie sich durch diese Aktie mit der Methode vertraut machen. Lesen wir weiter!

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Inhalt

● Was ist Lasttransientenverhalten?

● 5 Schlüsselpunkte bei der Bewertung des Einschwingverhaltens

● Wie bewertet man das Einschwingverhalten?

● Beispiel für die Anpassung des Einschwingverhaltens

● FAQ

● Zusammenfassung

Was ist Lasttransientenverhalten?

Das Einschwingverhalten der Last ist die Reaktionscharakteristik auf eine plötzliche Lastschwankung, d. h. die Zeit, bis die Ausgangsspannung auf einen voreingestellten Wert zurückkehrt, nachdem sie gefallen oder angestiegen ist, und die Wellenform der Ausgangsspannung. Dies ist ein wesentlicher Parameter, da er sich auf die Stabilität der Ausgangsspannung in Bezug auf den Laststrom bezieht.

Im Gegensatz zur Lastregelung handelt es sich, wie der Name schon sagt, um eine transiente Kennlinie. Tatsächliche Phänomene werden anhand der folgenden Diagramme erklärt.

Bei der Grafik sind einige Punkte zu beachten:

● In den Wellenformen des Diagramms auf der linken Seite steigt der Laststrom (die untere Wellenform) schnell von Null an, mit einer Anstiegszeit (tr) von 1 µs.

● Andererseits fällt die Ausgangsspannung (obere Wellenform) kurzzeitig ab und steigt danach schnell an, übersteigt geringfügig die stationäre Spannung und fällt dann wieder auf einen stabilen Zustand ab.

● Wenn der Laststrom plötzlich abfällt, sehen wir, dass die entgegengesetzte Reaktion eintritt.

Um die Sache etwas weniger formell zu erklären:

● Wenn die Last ansteigt, wird plötzlich mehr Strom benötigt und der Ausgangsstrom wird nicht schnell genug geliefert, sodass die Spannung abfällt.

● Bei diesem Vorgang wird der maximale Ausgangsstrom für eine Reihe von Zyklen zugeführt, um die abgesenkte Spannung auf ihren voreingestellten Wert zurückzubringen, aber es wird etwas zu viel zugeführt und die Spannung steigt etwas höher an, sodass der zugeführte Strom verringert wird damit der voreingestellte Wert erreicht wird.

Dies ist als Beschreibung zu verstehen normales Übergangsverhalten. Wenn es andere Faktoren und Anomalien gibt, werden andere Phänomene zusätzlich dazu einbezogen.

Bei einem idealen Einschwingverhalten der Last gibt es eine Reaktion auf eine Schwankung des Laststroms über wenige Schaltzyklen (eine kurze Zeitspanne), und der Abfall (Anstieg) der Ausgangsspannung wird auf einem Minimum gehalten und kehrt in einem minimalen Betrag zur Regulierung zurück Zeit.

Das heißt, das Auftreten einer transienten Spannung wie die Spitzen in der Grafik erfolgt über eine extrem kurze Zeit. Das mittlere Diagramm gilt für eine Anstiegs-/Abfallzeit des Laststroms von 10 µs, und das rechte Diagramm für 100 µs. Dies sind Beispiele, bei denen sanftere Schwankungen des Laststroms zu einem verbesserten Ansprechverhalten mit geringer Schwankung der Ausgangsspannung führen. Tatsächlich ist es jedoch schwierig, das Einschwingverhalten des Laststroms in der Schaltung einzustellen.

Wir haben die Einschwingverhalten eines Netzteils beschrieben, aber sie können im Grunde als die gleichen betrachtet werden wie die Frequenzeigenschaften eines Operationsverstärkers (Phasenreserve und Übergangsfrequenz). Wenn die Frequenzcharakteristik der Regelschleife des Netzteils geeignet und stabil ist, können transiente Schwankungen der Ausgangsspannung auf einem Minimum gehalten werden.

Einschwingverhalten

5 Schlüsselpunkte bei der Bewertung des Einschwingverhaltens

Wichtige Punkte, die Sie bei der Bewertung des Einschwingverhaltens einer Stromversorgung beachten sollten, sind unten zusammengefasst.

● Prüfen Sie die Regelung und Reaktionsgeschwindigkeit des Ausgangs auf plötzliche Schwankungen des Laststroms, z. B. beim Übergang in den Wakeup-Zustand aus einem Standby-Zustand.

● Wenn die Frequenzgangcharakteristik angepasst werden muss, verwenden Sie den ITH-Pin zur Anpassung.

● Der Phasenabstand und die Übergangsfrequenz können aus einer beobachteten Wellenform abgeleitet werden, aber mit einem Frequenzganganalysator (FRA) ist bequem.

● Bestimmen Sie, ob eine Reaktion die des normalen Betriebs ist oder anormal ist, aufgrund von Induktor-Sättigung, einer Strombegrenzungsfunktion usw.

● Wenn die erforderliche Reaktionscharakteristik nicht erreicht werden kann, sollte ein separates Steuerverfahren oder eine separate Frequenz, das Einstellen einer externen Konstante usw. untersucht werden.

Wie bewertet man das Einschwingverhalten?

Eine spezielle Bewertungsmethode wird erläutert.

● Bei der Versuchsdurchführung wird an den Ausgang der Stromversorgungsschaltung zur Auswertung eine Schaltung oder ein Gerät angeschlossen, dessen Laststrom unverzögert geschaltet werden kann, und ein hilfreiches Oszilloskop zur Auswertung kann verwendet werden um die Ausgangsspannung und den Ausgangsstrom zu beobachten.

● Wenn die Reaktion tatsächlicher Geräte bestätigt werden soll, wird beispielsweise ein Zustand erzeugt, in dem eine CPU oder dergleichen von einem Standby-Zustand in den Vollbetrieb übergeht, und die Ausgabe wird ähnlich beobachtet.

Wichtige Punkte bei der Durchführung von Evaluationen wurden oben beschrieben; Der Phasenabstand und die Übergangsfrequenz können immer aus einer beobachteten Wellenform abgeleitet werden, aber dies ist ziemlich mühsam.

In letzter Zeit ist eine als Frequenzganganalysator (FRA) bezeichnete Messvorrichtung ziemlich weit verbreitet und kann verwendet werden, um Phasenreserven und Frequenzeigenschaften extrem einfacher Stromversorgungsschaltungen zu messen. Die Verwendung eines FRA kann sehr effektiv sein.。

Wenn es in der Praxis keine geeignete Lastvorrichtung gibt, die in der Lage ist, einen sofortigen Ein-Aus-Schaltvorgang mit großem Strom durchzuführen, der in Experimenten verwendet werden kann, kann eine einfache Schaltung wie die rechts dargestellte verwendet werden, in der ein MOSFET geschaltet wird. Natürlich müssen tr und tf bestimmt werden.

Beispiel für die Anpassung von Transienten

Einige Schaltregler-ICs haben einen Pin zum Einstellen der Ansprechcharakteristik; in vielen Fällen wird es ITH genannt. In einer auf dem Datenblatt für den IC angegebenen Anwendungsschaltung werden mehr oder weniger vernünftige Komponentenwerte und Konfigurationen für einen unter diesen Bedingungen an den ITH-Pin anzuschließenden Kondensator und Widerstand angegeben. Im Wesentlichen wird dies als Ausgangspunkt genommen, und es werden Anpassungen vorgenommen, um die Anforderungen zu erfüllen, die an die tatsächlich hergestellte Schaltung gestellt werden. Es ist wahrscheinlich am besten, damit zu beginnen, den Kondensator festzuhalten und den Widerstandswert zu variieren.

Unten sind Oszilloskop-Wellenformen und Graphen zur Analyse der Frequenzcharakteristik, die mit einem FRA erhalten wurden und die Art und Weise der Änderung der Last-Transienten-Antwort-Charakteristik des in diesen Beispielen verwendeten BD9A300MUV zeigen, wenn die Kapazität des Kondensators am ITH-Pin fest und der Widerstandswert fest ist angepasst.

① R3=9.1 kΩ、C6＝2700 pF (Im Wesentlichen erhält man mit den empfohlenen Werten eine angemessene Frequenzgang- und Frequenzcharakteristik)

② R3 = 3 kΩ, C6 = 2700 pF

※ Beim Verringern des Widerstandswerts von R3 wurde das Band verengt und die Lastreaktion verschlechtert. Es gibt keine Probleme mit dem Betrieb selbst, aber es gibt einen zu großen Phasenspielraum.

③ R3 = 27 kΩ, C6 = 2700 pF

※ Durch Erhöhen des R3-Widerstands wird das Band verbreitert und die Lastreaktion verbessert, aber bei Spannungsschwankungen tritt ein Überschwingen auf (vergrößerter Wellenformabschnitt).

Der Phasenspielraum ist klein, und je nach Streuung können anormale Oszillationen auftreten.

④ R3 = 43 kΩ, C6 = 2700 pF

※ Wenn der Widerstandswert von R3 weiter erhöht wird, treten abnormale Schwingungen auf.

Das Obige sind Beispiele für die Anpassung der Ansprechcharakteristik unter Verwendung des ITH-Pins. Im Wesentlichen, Spannungstransienten, die in der Ausgangsspannung auftreten nicht vollständig eliminiert werden, so dass das Verhalten so angepasst wird, dass es für den Betrieb der bestromten Schaltung keine Probleme bereitet.

Häufig gestellte Fragen

1. F: Was ist der Vorteil des Schaltreglers?

A: Schaltregler sind effizient, weil die Reihenelemente entweder vollständig ein- oder ausgeschaltet sind, sodass sie kaum Leistung verbrauchen. Im Gegensatz zu Linearreglern können Schaltregler Ausgangsspannungen erzeugen, die höher als die Eingangsspannung oder mit entgegengesetzter Polarität sind.

2. F: Welche drei Arten von Schaltreglern gibt es?

A: Schaltregler werden in drei Typen unterteilt: Step-Up-, Step-Down- und Inverter-Regler.

3. F: Wo werden Schaltregler verwendet?

A: Schaltregler werden verwendet für Überspannungsschutz, Mobiltelefone, Videospielplattformen, Roboter, Digitalkameras und Computer. Schaltregler sind komplexe Schaltungen, daher sind sie bei Laien nicht sehr beliebt.

4. F: Wie wähle ich einen Schaltregler aus?

A: Zu berücksichtigende Faktoren bei der Auswahl des Schaltreglers:

● Eingangsspannungsbereich. Dies bezieht sich auf den zulässigen Bereich der vom IC unterstützten Eingangsspannung.

● Ausgangsspannungsbereich. Schaltregler haben in der Regel variable Ausgänge

● Ausgangsstrom

● Betriebstemperaturbereich

● Lärm

● Effizienz

● Lastregelung

● Verpackung und Abmessungen.

Zusammenfassung

In diesem Beitrag kennen wir die Definition des Last-Einschwingverhaltens, wie man es misst, und lernen das eigentliche Beispiel kennen. Diese Fähigkeit kann Ihnen effektiv dabei helfen, die Stabilitätsprobleme einer Last wie eines Schaltreglers zu erkennen und die Sicherheitsrisiken der Schaltung zu vermeiden. Versuchen Sie jetzt, das Einschwingverhalten zu messen! Wollen Sie mehr über die Transient-Response-Messung? Hinterlassen Sie unten Ihre Kommentare und teilen Sie uns Ihre Ideen mit! Wenn Sie der Meinung sind, dass diese Freigabe hilfreich für Sie ist, vergessen Sie nicht, diese Seite zu teilen!

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