Apakah tindak balas sementara?

Penukar kuasa yang ideal perlu mengekalkan voltan keluaran yang stabil, tidak kira bagaimana perubahan beban. Walau bagaimanapun, dalam aplikasi, langkah beban keluaran akan menjejaskan voltan keluaran. Sebagai contoh, jumlah perubahan voltan keluaran yang diukur untuk beban yang berbeza dalam keadaan mantap ialah peraturan beban. Apabila beban berubah dalam keadaan sementara, adalah perlu untuk mempertimbangkan overshoot, undershoot, dan masa pemulihan voltan keluaran. Ketiga-tiga penunjuk ini semuanya bergantung pada sistem pampasan penukar. Artikel ini akan memperkenalkan proses kejadian tindak balas sementara dan faktor-faktor yang mempengaruhi tindak balas sementara dan memerhatikan perubahan voltan keluaran dalam keadaan berbeza melalui pengukuran bentuk gelombang sebenar, dan memberikan cadangan untuk penambahbaikan.

1. Tindak balas sementara

Apabila beban berubah serta-merta, voltan keluaran akan menghasilkan tindak balas. Dalam erti kata lain, proses kembali kepada nilai yang ditetapkan selepas voltan keluaran naik atau turun, yang dipanggil tindak balas sementara.

Berikut ialah penukar kuasa digunakan untuk menganalisis bagaimana tindak balas sementara berlaku. Rajah 1 ialah gambarajah litar skematik penukar kuasa. Dan rajah 2 menunjukkan proses apabila arus beban dari ringan ke berat, voltan keluaran dan arus induktor bertindak balas pada masa yang sama. Di bawah perubahan semasa, kapasitansi tidak boleh dianggap sebagai kapasitor yang ideal, jadi elemen parasit mesti dipertimbangkan, termasuk rintangan siri setara (ESR) dan kearuhan siri setara (ESL).

Apabila langkah beban dan arus keluaran meningkat serta-merta, penukar tidak boleh bertindak balas untuk memberikan arus yang mencukupi serta-merta. Jadi kapasitor keluaran dilepaskan untuk mengimbangi kekurangan arus keluaran, dan ESR dan ESL kapasitor keluaran akan membuat voltan merentasi kapasitor keluaran jatuh. ESR menyebabkan penurunan voltan dan berkorelasi positif dengan tahap perubahan beban. ESL mengurangkan voltan pada kedua-dua belah kapasitor keluaran dan menjana pancang. Mengikut ciri induktansi, pancang yang dihasilkan oleh ESL berkaitan dengan masa sementara beban. Jika lebih cepat beban dinaikkan, lebih besar lonjakan voltan yang dihasilkan.

Apabila penurunan voltan dikesan oleh penguat ralat, sistem maklum balas akan meningkatkan voltan pemampas dan meningkatkan masa menghidupkan suis Q1. Supaya arus induktor meningkat untuk memenuhi peningkatan arus beban, dan kapasitor mula mengecas. Voltan keluaran cenderung stabil.

Ujian tindak balas sementara boleh memahami kestabilan voltan keluaran penukar. Spesifikasi penukar kuasa biasanya telah menentukan masa tindak balas sementara dan toleransi voltan keluaran. Ia mesti ambil perhatian semasa pengukuran bahawa masa sementara beban harus jauh lebih pendek daripada masa pemulihan sementara, dan tempoh sementara beban mesti lebih besar daripada masa pemulihan penukar, jika tidak, masalah kestabilan tidak boleh dipaparkan pada bentuk gelombang.

Rajah berikut menunjukkan bentuk gelombang tindak balas sementara yang tipikal. Dalam kes ini, output ialah 12VDC, beban adalah dari 75% hingga 100% hingga 75%, perubahan voltan maksimum ialah 100mV, yang bersamaan dengan 0.8% voltan keluaran, dan masa pemulihan ialah 250ms. Proses pemulihan sementara voltan adalah lengkung yang licin, menunjukkan ciri litar yang stabil.

2. Faktor-faktor mempengaruhi tindak balas sementara

Dalam sistem kawalan am, beberapa faktor mempengaruhi prestasi tindak balas sementara. Pertama sekali, komponen yang digunakan dalam keseluruhan gelung, seperti gandingan optik, diod dan transformer, mempunyai masa tunda. Ini bermakna apabila beban berubah, penukar akan memulakan tindak balas selepas masa tunda minimum. Masa tunda minimum ini tidak mewakili masa tindak balas sementara, tetapi hanya sebahagian kecil daripadanya.

Faktor utama yang mempengaruhi tindak balas sementara seperti tahap pampasan penguat ralat dalaman. Penguat ralat digunakan untuk melaraskan PWM (Pulse Width Modulation), dan PWM memodulasi transistor mengikut masa untuk bertindak balas kepada perubahan dalam voltan keluaran. Dan lebar jalur gelung kawalan akan menjejaskan kelajuan pelarasan. Apabila lebar jalur lebih besar, beban sementara boleh melaraskan dengan lebih cepat.

Dua faktor mempengaruhi tindak balas sementara dalam keadaan luaran. Satu ialah kapasitans keluaran. Jika kapasitansi besar, undershoot atau overshoot voltan keluaran boleh berkurangan, tetapi masa pemulihan akan meningkat. Yang kedua ialah magnitud perubahan dan kadar perubahan arus beban. Apabila arus beban naik atau turun secara perlahan, nilai puncak voltan keluaran adalah kecil. Selain itu, apabila magnitud langkah beban meningkat, voltan keluaran akan naik atau turun secara mendadak.

3. Bentuk gelombang

• Kemuatan yang berbeza

Apabila langkah beban ditetapkan (50% hingga 100% beban), satu-satunya perubahan ialah nilai kemuatan kapasitor keluaran. Ia boleh mengetahui daripada tiga bentuk gelombang berikut bahawa semakin besar kapasitansi, semakin kurang variasi voltan keluaran, tetapi masa pemulihan akan meningkat.

• Magnitud langkah beban yang berbeza

Apabila kapasitans keluaran ditetapkan (100uF), satu-satunya perbezaan ialah magnitud perubahan langkah beban. Apabila langkah beban adalah 25% beban (dari 75% hingga 100%), undershoot voltan keluaran ialah 50mV, dan masa pemulihan ialah 200us. Kemudian angka 8 dan 9 menunjukkan bahawa langkah beban meningkat kepada 50% dan beban 75%, ia menjadikan voltan undershoot lebih besar, dan masa pemulihan memerlukan lebih lama.

• Kadar perubahan beban yang berbeza

Angka berikut di bawah menunjukkan bahawa kadar perubahan beban yang berbeza. Lebih cepat arus beban naik atau turun, lebih besar voltan keluaran undershoot atau overshoot. Sebaliknya, langkah beban yang lebih perlahan menghasilkan perubahan voltan keluaran yang kurang.

4. Kaedah yang dipertingkatkan

• Tambah kapasitor keluaran

Untuk mencapai voltan keluaran yang stabil, cara paling mudah meningkatkan kapasiti keluaran, tetapi ESR dan ESL masih perlu dipertimbangkan. Kapasitor seramik mempunyai ESR yang rendah dan juga merupakan pilihan yang lebih baik dalam mengurangkan transien voltan. Secara amnya, kapasitor seramik diletakkan berhampiran dengan hujung beban aplikasi sebenar. Selain mengurangkan transien voltan, ia juga mengelakkan ayunan dalam gelung kawalan penukar. Selain itu, anda boleh menambah kapasitor elektrolitik berhampiran output penukar. Apabila terdapat langkah beban, kapasitor elektrolitik akan bertindak balas dengan cepat pada peringkat awal supaya litar maklum balas boleh bertindak balas dengan lebih cepat, yang membantu dalam litar tindak balas maklum balas perlahan.

 

• Cadangan reka letak

Di bawah beban dinamik, jarak antara penukar dan beban boleh menjejaskan kualiti kuasa keluaran. Dan rintangan parasit dan induktansi pada laluan akan menyebabkan penurunan voltan keluaran dan mengakibatkan peraturan beban yang lemah. Jadi penukar dan beban perlu diletakkan sedekat mungkin. Untuk mengurangkan kesan tindak balas sementara beban, secara amnya, kapasitans keluaran ditingkatkan untuk mengurangkan tindak balas voltan keluaran, dan kedudukan kapasitor adalah paling berkesan dalam laluan arus utama.

5. Ringkasan

Dengan trend pasaran, banyak produk elektronik cenderung memerlukan arus yang lebih pantas dan lebih besar. Dalam pemilihan penukar kuasa, produk dengan voltan keluaran yang stabil lebih popular. Ujian tindak balas sementara boleh memahami kestabilan gelung kawalan, peraturan beban, masa pemulihan sementara dan deringan. Selepas memahami faktor-faktor yang mempengaruhi tindak balas sementara, kaedah penambahbaikan yang paling sesuai boleh didapati untuk mendapatkan penukar kuasa yang lebih stabil.

 

 

CTC ialah penyedia perkhidmatan profesional untuk modul bekalan kuasa mewah (Penukar AC ke DC dan Penukar DC ke DC) untuk aplikasi kritikal di seluruh dunia sejak 30 tahun. Kecekapan teras kami adalah untuk mereka bentuk dan menyampaikan produk dengan teknologi terkemuka, harga yang kompetitif, masa utama yang sangat fleksibel, perkhidmatan teknikal global dan pembuatan berkualiti tinggi (Made In Taiwan).

CTC ialah satu-satunya syarikat yang mendapat sijil ISO-9001, IATF-16949, ISO22613(IRIS) dan ESD/ANSI-2020. Kami 100% boleh memastikan bukan sahaja produk, tetapi juga aliran kerja dan perkhidmatan kami untuk memadankan sistem pengurusan kualiti untuk setiap aplikasi mewah dari awal lagi. Daripada reka bentuk kepada pembuatan dan sokongan teknikal, setiap butiran dikendalikan di bawah standard tertinggi.

Tinggalkan pesanan 

Senarai mesej