Ano ang lumilipas na tugon?

Ang isang perpektong power converter ay kailangang mapanatili ang isang matatag na boltahe ng output, gaano man ang pagbabago ng load. Gayunpaman, sa mga aplikasyon, ang hakbang sa pag-load ng output ay makakaapekto sa boltahe ng output. Halimbawa, ang halaga ng pagbabago ng output boltahe na sinusukat para sa iba't ibang mga load sa steady-state ay ang regulasyon ng pagkarga. Kapag nagbago ang load sa isang transient state, kinakailangang isaalang-alang ang overshoot, undershoot, at ang recovery time ng output voltage. Ang tatlong indicator na ito ay umaasa lahat sa compensation system ng converter. Ipakikilala ng artikulong ito ang proseso ng paglitaw ng lumilipas na tugon at ang mga salik na nakakaapekto sa lumilipas na tugon at obserbahan ang mga pagbabago sa boltahe ng output sa ilalim ng iba't ibang kundisyon sa pamamagitan ng aktwal na pagsukat ng waveform, at magbibigay ng mga mungkahi para sa pagpapabuti.

1. Lumilipas na tugon

Kapag ang load ay nagbago kaagad, ang output boltahe ay magbubunga ng isang reaksyon. Sa madaling salita, ang proseso ng pagbabalik sa itinakdang halaga pagkatapos tumaas o bumaba ang boltahe ng output, na tinatawag na transient response.

Ang sumusunod ay ang power converter ay ginagamit upang pag-aralan kung paano nangyayari ang lumilipas na tugon. Ang Figure 1 ay isang schematic circuit diagram ng power converter. At ipinapakita ng figure 2 ang proseso na kapag ang load current mula sa magaan hanggang sa mabigat, ang output boltahe at inductor current ay sabay na tumutugon. Sa ilalim ng kasalukuyang mga pagbabago, ang kapasidad ay hindi maaaring ituring bilang isang perpektong kapasitor, kaya ang mga elemento ng parasitiko ay dapat isaalang-alang, kabilang ang katumbas na series resistance (ESR) at katumbas na series inductance (ESL).

Kapag ang load step at ang output kasalukuyang tumaas, ang converter ay hindi maaaring tumugon upang magbigay ng sapat na kasalukuyang kaagad. Kaya ang output capacitor ay naglalabas upang makabawi sa kakulangan ng output current, at ang ESR at ESL ng output capacitor ay magpapababa ng boltahe sa output capacitor. Ang ESR ay nagdudulot ng pagbaba ng boltahe at positibong nauugnay sa antas ng pagbabago ng pagkarga. Binabawasan ng ESL ang boltahe sa magkabilang panig ng output capacitor at bumubuo ng mga spike. Ayon sa mga katangian ng inductance, ang mga spike na nabuo ng ESL ay nauugnay sa oras ng lumilipas na pagkarga. Kung mas mabilis ang pagtaas ng load, mas malaki ang boltahe na nabubuo.

Kapag ang pagbagsak ng boltahe ay nakita ng error amplifier, ang feedback system ay tataas ang boltahe ng compensator at tataas ang turn-on time ng switch Q1. Upang ang kasalukuyang inductor ay tumaas upang matugunan ang tumaas na kasalukuyang pagkarga, at ang kapasitor ay nagsimulang mag-charge. Ang output boltahe ay may posibilidad na maging matatag.

Maiintindihan ng transient response test ang katatagan ng boltahe ng output ng converter. Ang mga pagtutukoy ng power converter ay karaniwang tinukoy ang lumilipas na oras ng pagtugon at ang pagpapaubaya ng boltahe ng output. Dapat tandaan sa panahon ng pagsukat na ang load transient time ay dapat na mas maikli kaysa sa transient recovery time, at ang panahon ng load transient ay dapat na mas malaki kaysa sa recovery time ng converter, kung hindi, ang problema sa stability ay hindi maipapakita sa waveform.

Ang sumusunod na figure ay nagpapakita ng isang tipikal na transient response waveform. Sa kasong ito, ang output ay 12VDC, ang load ay mula 75% hanggang 100% hanggang 75%, ang maximum na pagbabago ng boltahe ay 100mV, na katumbas ng 0.8% ng output boltahe, at ang oras ng pagbawi ay 250ms. Ang proseso ng boltahe na lumilipas na pagbawi ay isang makinis na kurba, na nagpapakita ng matatag na mga katangian ng circuit.

2. Ang mga salik ay nakakaapekto sa lumilipas na tugon

Sa pangkalahatang sistema ng kontrol, maraming mga kadahilanan ang nakakaapekto sa pagganap ng lumilipas na tugon. Una sa lahat, ang mga sangkap na ginamit sa buong loop, tulad ng optical coupling, diodes, at mga transformer, ay may oras ng pagkaantala. Nangangahulugan ito na kapag nagbago ang pagkarga, magsisimula ang converter ng reaksyon pagkatapos ng pinakamababang oras ng pagkaantala. Ang pinakamababang oras ng pagkaantala na ito ay hindi kumakatawan sa lumilipas na oras ng pagtugon, ngunit isang maliit na bahagi lamang nito.

Ang mga pangunahing salik na nakakaapekto sa lumilipas na tugon tulad ng antas ng kompensasyon ng internal na error amplifier. Ang error amplifier ay ginagamit upang ayusin ang PWM (Pulse Width Modulation), at ang PWM ay nagmo-modulate sa on-time ng transistor upang tumugon sa pagbabago sa output boltahe. At ang bandwidth ng control loop ay makakaapekto sa bilis ng pagsasaayos. Kapag mas malaki ang bandwidth, mas mabilis na makakapag-adjust ang load transient.

Dalawang salik ang nakakaapekto sa lumilipas na tugon sa mga panlabas na kondisyon. Ang isa ay ang output capacitance. Kung ang kapasidad ay malaki, ang undershoot o overshoot ng output boltahe ay maaaring mabawasan, ngunit ang oras ng pagbawi ay tataas. Ang pangalawa ay ang magnitude ng pagbabago at rate ng pagbabago ng kasalukuyang load. Kapag ang kasalukuyang load ay tumaas o bumaba nang dahan-dahan, ang peak value ng output boltahe ay maliit. Bilang karagdagan, kapag ang magnitude ng load step ay tumaas, ang output boltahe ay tumaas o bumaba nang husto.

3. Ang waveform

• Iba't ibang kapasidad

Kapag ang load step ay naayos na (50% hanggang 100%load), ang tanging pagbabago ay ang capacitance value ng output capacitor. Malalaman nito mula sa mga sumusunod na tatlong waveform na mas malaki ang kapasidad, mas mababa ang pagkakaiba-iba ng boltahe ng output, ngunit tataas ang oras ng pagbawi.

• Iba't ibang magnitude ng load step

Kapag ang output capacitance ay naayos (100uF), ang pagkakaiba lamang ay ang magnitude ng pagbabago ng load step. Kapag ang load step ay 25% load (mula 75% hanggang 100%), ang undershoot ng output voltage ay 50mV, at ang recovery time ay 200us. Pagkatapos ay ipinapakita ng figure 8 at 9 na ang load step ay tumaas sa 50% at 75% load, ginagawa nitong mas malaki ang undershoot boltahe, at ang oras ng pagbawi ay nangangailangan ng mas matagal.

• Iba't ibang rate ng pagbabago ng load

Ang mga sumusunod na figure sa ibaba ay nagpapakita na ang iba't ibang rate ng pagkarga ay nagbabago. Ang mas mabilis na load current tumaas o bumaba, mas malaki ang output voltage undershoot o overshoot. Sa kabaligtaran, ang mas mabagal na hakbang sa pag-load ay nagreresulta sa mas kaunting pagbabago sa boltahe ng output.

4. Pinahusay na paraan

• Magdagdag ng output capacitor

Upang makamit ang isang matatag na boltahe ng output, ang pinakamadaling paraan ay nadagdagan ang kapasidad ng output, ngunit kailangan pa ring isaalang-alang ang ESR at ESL. Ang mga ceramic capacitor ay may mababang ESR at ito rin ay isang mas mahusay na pagpipilian sa pagbabawas ng boltahe transients. Sa pangkalahatan, ang mga ceramic capacitor ay inilalagay malapit sa dulo ng pagkarga ng aktwal na aplikasyon. Bilang karagdagan sa pagbabawas ng mga transient ng boltahe, iniiwasan din nito ang mga oscillations sa control loop ng converter. Bukod, maaari kang magdagdag ng electrolytic capacitor malapit sa output ng converter. Kapag may load step, mabilis na magre-react ang electrolytic capacitor sa paunang yugto para mas mabilis na tumugon ang feedback circuit, na nakakatulong sa mabagal na feedback circuits.

 

• Mungkahi ng layout

Sa ilalim ng mga dynamic na load, ang distansya sa pagitan ng converter at ng load ay maaaring makaapekto sa kalidad ng output power. At ang parasitic resistance at inductance sa landas ay magdudulot ng pagbaba ng boltahe ng output at magreresulta sa mahinang regulasyon ng pagkarga. Kaya ang converter at ang load ay kailangang ilagay nang mas malapit hangga't maaari. Upang mabawasan ang epekto ng pag-load ng lumilipas na tugon, sa pangkalahatan, ang kapasidad ng output ay nadagdagan upang mabawasan ang tugon ng boltahe ng output, at ang posisyon ng mga capacitor ay pinaka-epektibo sa pangunahing kasalukuyang landas.

5. Buod

Sa trend ng merkado, maraming mga elektronikong produkto ang malamang na nangangailangan ng mas mabilis at mas malaking kasalukuyang. Sa pagpili ng mga power converter, ang mga produkto na may matatag na boltahe ng output ay mas popular. Maiintindihan ng transient response test ang katatagan ng control loop, ang regulasyon ng pagkarga, ang lumilipas na oras ng pagbawi, at ang pag-ring. Matapos maunawaan ang mga salik na nakakaapekto sa lumilipas na tugon, ang pinakaangkop na paraan ng pagpapabuti ay mahahanap upang makakuha ng mas matatag na power converter.

 

 

Ang CTC ay isang propesyonal na service provider para sa mga high-end na power supply modules (AC to DC Converter at DC to DC Converter) para sa mga kritikal na aplikasyon sa buong mundo mula noong 30 taon. Ang aming pangunahing kakayahan ay magdisenyo at maghatid ng mga produkto na may mga nangungunang teknolohiya, mapagkumpitensyang pagpepresyo, lubhang nababaluktot na lead-time, pandaigdigang teknikal na serbisyo at de-kalidad na pagmamanupaktura (Made In Taiwan).

Ang CTC ay ang tanging korporasyong may sertipiko ng ISO-9001, IATF-16949, ISO22613(IRIS), at ESD/ANSI-2020. Maaari naming 100% matiyak hindi lamang ang produkto, kundi pati na rin ang aming daloy ng trabaho at serbisyo upang tumugma sa sistema ng pamamahala ng kalidad para sa bawat high-end na application mula sa simula. Mula sa disenyo hanggang sa pagmamanupaktura at teknikal na suporta, ang bawat solong detalye ay pinapatakbo sa ilalim ng pinakamataas na pamantayan.

Mag-iwan ng mensahe 

Listahan ng Mensahe