以浪涌抗擾度的視角談前級EMC的設(shè)計(jì)
出處:電子產(chǎn)品世界 發(fā)布于:2019-04-29 14:34:59
開關(guān)電源作為整個系統(tǒng)的供電“心臟”,當(dāng)它的輸出負(fù)載電流發(fā)生跳變時,對輸出電壓的波動有嚴(yán)格的設(shè)計(jì)要求:必須限制在一定的容差范圍內(nèi),確保系統(tǒng)電路的穩(wěn)定工作。但隨著電子技術(shù)的發(fā)展,低壓大電流的各種電子設(shè)備成為主流的設(shè)計(jì)思路,電流需求量不斷提高,要確保電源輸出波動在一個范圍內(nèi),成為業(yè)內(nèi)一個比較刺手的問題,一直困擾的工程師。
二、電源動態(tài)響應(yīng)的測試方法和要求
輸入:規(guī)格中定義的、標(biāo)稱及輸入直流電壓;輸出:規(guī)格中定義的動態(tài)負(fù)載電流條件及規(guī)格所允許的電容負(fù)載。比如E2405UHBD-20W ,輸入電壓范圍:9-36VDC,則選擇固定的輸入電壓9VDC、24VDC、36VDC,標(biāo)稱輸出電壓5V,負(fù)載電流在額定值的25%-50%-25%和50%-75%-50%變化下測試,如圖一所示。
負(fù)載的動態(tài)變化是有嚴(yán)格要求的,依規(guī)格要求設(shè)定負(fù)載電流的起始點(diǎn)、終點(diǎn),負(fù)載電流的上升、下降速率及負(fù)載電流的變化周期,如圖二所示。給產(chǎn)品上電后按規(guī)格要求,調(diào)整負(fù)載電流的變化周期t12、t23、tr、tf。
三、動態(tài)響應(yīng)的測試判定準(zhǔn)則
按照圖一、圖二搭接好測試電路圖和調(diào)整好測試參數(shù)后,輸出負(fù)載在額定值的25%-50%-25%和50%-75%-50%變化(電流跳變的斜率為0.08~0.1A/uS,周期大于該動態(tài)完全穩(wěn)定所需),用示波器抓取產(chǎn)品輸出紋波噪聲波形,并調(diào)節(jié)波形至動態(tài)波形顯示,記錄此時的過欠沖幅度和恢復(fù)時間;調(diào)節(jié)供電電壓和負(fù)載跳變方式分別記錄不同組合下的過欠沖幅度和恢復(fù)時間。
判定條件
a、各輸出測量值符合規(guī)格要求;
b、不能有震鈴(反饋回路欠阻尼)現(xiàn)象;
c、待測電源不可以損壞;
d、待測電源不可以工作不穩(wěn)定,甚至關(guān)機(jī)(Shut down);
e、響應(yīng)時間符合要求。
四、動態(tài)響應(yīng)與什么有關(guān)?該如何整改?
電源的負(fù)載動態(tài)特性與環(huán)路的響應(yīng)特性有關(guān),是好是壞在動態(tài)負(fù)載時特別明顯??傊牟呗灾笇?dǎo)思路:“反饋環(huán)路的帶寬越寬,動態(tài)響應(yīng)速度越快;阻尼系數(shù)越小,過沖越大”。
a、在器件高頻特性、EMC、效率允許的條件下,通過提高開關(guān)頻率來提升動態(tài)響應(yīng)速度,或者讓占空在動態(tài)情形下逐步增大,以避免如電流突變引起的問題;
b、利用電容、電感,電容容量越大,動態(tài)響應(yīng)越小;電感感量越小,動態(tài)響應(yīng)越快;
c、反饋環(huán)路的帶寬越寬,動態(tài)響應(yīng)速度越快,那就是在高增益下,系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)速度快。零點(diǎn)會改善動態(tài)響應(yīng)速度,極點(diǎn)會減慢動態(tài)響應(yīng)速度,那就是超前補(bǔ)償使系統(tǒng)響應(yīng)速度更快,滯后補(bǔ)償使系統(tǒng)響應(yīng)速度更慢。
d、相位閾度越小,動態(tài)響應(yīng)越快,但是太小,會出現(xiàn)系統(tǒng)震蕩。
e、使用高可靠性的電源模塊,致遠(yuǎn)電子自主研發(fā)、生產(chǎn)的隔離電源模塊已有近20年的行業(yè)積累,目前產(chǎn)品具有寬輸入電壓范圍,隔離1000VDC、1500VDC、3000VDC及6000VDC等多個系列,封裝形式多樣,兼容國際標(biāo)準(zhǔn)的SIP、DIP等封裝。同時致遠(yuǎn)電子為保證電源產(chǎn)品性能建設(shè)了行業(yè)內(nèi)一流的測試實(shí)驗(yàn)室,配備、齊全的測試設(shè)備,全系列隔離DC-DC電源通過完整的EMC測試,靜電抗擾度高達(dá)4KV、浪涌抗擾度高達(dá)2KV,可應(yīng)用于絕大部分復(fù)雜惡劣的工業(yè)現(xiàn)場,為用戶提供穩(wěn)定、可靠的電源隔離解決方案。
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