För att förstå stabiliteten hos en omkopplingsregulator behöver vi ofta mäta dess belastningstransientsvar. Därför är det viktigt att lära sig hur man mäter transientrespons för ingenjörer inom elektronikområdet.

I den här andelen skulle vi förklara definitionen av transientsvar på last, de viktigaste nyckelpunkterna i en mätning, hur man mäter transientrespons med FRA, och ett faktiskt exempel på mätning och justering av lasttransientsvaret för en omkopplingsregulator. Om du inte är tydlig med hur man mäter det transienta svaret, kan du få kläm på metoden genom denna aktie. Låt oss fortsätta läsa!

Dela är att bry sig!

Innehåll

● Vad är Load Transient Response?

● 5 nyckelpunkter för att utvärdera transient respons

● Hur utvärderar man övergående respons?

● Exempel på justering av övergående respons

● FAQ

● Slutsats

Vad är Load Transient Response?

Lasttransientsvar är svarskarakteristiken för en plötslig lastfluktuation, det vill säga tiden tills utspänningen återgår till ett förinställt värde efter att ha sjunkit eller stigit, och vågformen för utspänningen. Det är en viktig parameter eftersom den relaterar till stabiliteten hos utspänningen med avseende på belastningsströmmen.

I motsats till lastreglering är det, precis som namnet antyder, en transient-tillståndskarakteristik. Faktiska fenomen förklaras med hjälp av följande grafer.

Det finns några punkter att lägga märke till med grafen:

● I kurvorna i grafen till vänster stiger belastningsströmmen (den lägre vågformen) snabbt från noll, med en stigtid (tr) på 1 µsek.

● Å andra sidan sjunker utspänningen (övre vågform) momentant, och stiger därefter snabbt, något överskridande spänningen i stationärt tillstånd, och sjunker sedan igen till ett stabilt tillstånd.

● När belastningsströmmen plötsligt sjunker ser vi att den motsatta reaktionen inträffar.

För att förklara saker på ett något mindre formellt sätt:

● När belastningen ökar behövs plötsligt mer ström, och utströmmen tillförs inte tillräckligt snabbt, så spänningen sjunker.

● I denna operation tillförs den maximala utströmmen under ett antal cykler för att återställa den tappade spänningen till dess förinställda värde, men lite för mycket tillförs och spänningen stiger något högre, och därför sänks den tillförda strömmen så att det förinställda värdet uppnås.

Detta ska förstås som en beskrivning av normal transient respons. När det finns andra faktorer och avvikelser ingår andra fenomen utöver detta.

I ett idealiskt belastningstransientsvar, finns det ett svar på en fluktuation i belastningsströmmen under några omkopplingscykler (en kort tid), och utspänningsfallet (ökningen) hålls till ett minimum och återgår till reglering på en minimal mängd tid.

Det vill säga förekomsten av en transient spänning som topparna i grafen sker under extremt kort tid. Mittdiagrammet är för en belastningsströms stig-/falltid på 10 µs, och grafen till höger är för 100 µs. Det här är exempel där mer milda fluktuationer i belastningsströmmen resulterar i förbättrad responsföljning, med små utspänningsfluktuationer. Men i verkligheten är det svårt att justera det transienta beteendet hos belastningsströmmen i kretsen.

Vi har beskrivit transientsvarsegenskaperna för en strömförsörjning, men de kan ses som i princip desamma som frekvensegenskaperna för en operationsförstärkare (fasmarginal och delningsfrekvens). Om frekvenskarakteristiken för strömförsörjningsstyrslingan är lämplig och stabil, kan transienta fluktuationer i utspänningen hållas till ett minimum.

Övergående responsegenskaper

5 nyckelpunkter för att utvärdera transient respons

Viktiga punkter att komma ihåg när man utvärderar transientsvaret för en strömförsörjning sammanfattas nedan.

● Kontrollera utgångens reglering och svarshastighet på plötsliga fluktuationer i belastningsströmmen, till exempel vid övergång till väckning från standby-läge.

● När frekvenssvarskarakteristiken måste justeras, använd ITH-stiftet för justering.

● Fasmarginalen och övergångsfrekvensen kan härledas från en observerad vågform, men med hjälp av en frekvenssvarsanalysator (FRA) är bekvämt.

● Bestäm om ett svar är det för normal drift, eller är onormalt, på grund av induktormättnad, en strömbegränsande funktion, etc.

● När den erforderliga responskarakteristiken inte kan erhållas bör en separat styrmetod eller frekvens, inställning av en extern konstant etc. studeras.

Hur utvärderar man övergående respons?

En specifik utvärderingsmetod förklaras.

● När experiment utförs ansluts en krets eller enhet vars lastström kan kopplas omedelbart till strömförsörjningskretsens utgång för utvärdering, och ett användbart oscilloskop för utvärdering kan användas för att observera utspänningen och utströmmen.

● Om svaret från verklig utrustning ska bekräftas skapas till exempel ett tillstånd där en CPU eller liknande övergår från ett standby-läge till full drift, och utsignalen observeras på liknande sätt.

Viktiga punkter i att utföra utvärderingar beskrevs ovan; fasmarginalen och övergångsfrekvensen kan alltid härledas från en observerad vågform, men detta är ganska besvärligt.

Nyligen har en mätanordning som kallas en frekvenssvarsanalysator (FRA) kommit till ganska utbredd användning och kan användas för att mäta fasmarginaler och frekvensegenskaper hos extremt enkla strömförsörjningskretsar. Att använda en FRA kan vara mycket effektivt.。

När det i praktiken inte finns någon lämplig belastningsanordning som är kapabel till omedelbar omkoppling med stor ström på/av som kan användas i experiment, kan en enkel krets som den till höger i vilken en MOSFET kopplas om användas. Naturligtvis måste tr och tf bestämmas.

Exempel på justering av transient

Vissa switchade regulator-IC har ett stift för justering av svarsegenskaper; i många fall kallas det för ITH. I en applikationskrets som anges på databladet för IC, presenteras mer eller mindre rimliga komponentvärden och konfiguration för en kondensator och ett motstånd som ska anslutas till ITH-stiftet under dessa förhållanden. I huvudsak tas detta som utgångspunkt och justeringar görs för att tillgodose de krav som ställs på den krets som faktiskt tillverkas. Det är nog bäst att börja med att hålla kondensatorn fixerad och variera resistansvärdet.

Nedan visas kurvor för oscilloskop och analysgrafer för frekvenskarakteristik som erhållits med en FRA, som visar hur lasttransientsvarskarakteristiken för BD9A300MUV som används i dessa exempel ändras när kapacitansen för kondensatorn vid ITH-stiftet är fixerad och resistansvärdet är justeras.

① R3=9.1 kΩ、C6＝2700 pF (I huvudsak erhålls en lämplig respons och frekvenskarakteristik med de rekommenderade värdena)

② R3=3 kΩ、C6＝2700 pF

※ Vid sänkning av motståndsvärdet för R3 minskades bandet och belastningsresponsen försämrades. Det är inga problem med själva driften, men det är för stor fasmarginal.

③ R3=27 kΩ、C6＝2700 pF

※ Genom att höja R3-resistansen breddas bandet och belastningsresponsen förbättras, men ringsignaler uppstår vid spänningsfluktuationer (förstorad vågformssektion).

Fasmarginalen är liten och beroende på spridning kan onormala svängningar uppstå.

④ R3=43 kΩ、C6＝2700 pF

※ När motståndsvärdet för R3 höjs ytterligare uppstår onormal oscillation.

Ovanstående är exempel på justering av responskarakteristiken med ITH-stiftet. I huvudsak, spänningstransienter som uppstår i utspänningen kan inte helt elimineras, och därför görs justeringar så att svaret inte medför problem för driften av kretsen som matas med ström.

Vanliga frågor

1. F: Vad är fördelen med att byta regulator?

S: Att byta regulatorer är effektiva eftersom serieelementen antingen är helt på eller av, så de tappar knappast ström. Till skillnad från linjära regulatorer kan switchade regulatorer producera utspänningar högre än inspänningen eller med motsatt polaritet.

2. F: Vilka är tre typer av omkopplingsregulatorer?

S: Växlingsregulatorer är indelade i tre typer: step-up-, step-down- och inverterregulatorer.

3. F: Var används växlingsregulatorer?

A: Omkopplingsregulatorer används för överspänningsskydd, bärbara telefoner, videospelsplattformar, robotar, digitalkameror och datorer. Omkopplingsregulatorer är komplexa kretsar, så de är inte särskilt populära bland amatörer.

4. F: Hur väljer jag en växlingsregulator?

S: Faktorer att tänka på när du väljer växlingsregulator:

● Ingångsspänningsområde. Detta hänvisar till det tillåtna intervallet för inspänning som stöds av IC.

● Utspänningsområde. Omkopplingsregulatorer har vanligtvis variabla utgångar

● Utström

● Drifttemperaturområde

● Buller

● Effektivitet

● Lastreglering

● Förpackning och mått.

Slutsats

I den här andelen känner vi till definitionen av belastningstransientsvar, hur man mäter det och lär oss det faktiska exemplet. Denna färdighet kan effektivt hjälpa dig att upptäcka stabilitetsproblemen för en last som en växlingsregulator och undvika kretssäkerhetsriskerna. Försök att mäta den transienta responsen nu! Vill du ha mer om transientsvarsmätningen? Lämna dina kommentarer nedan och berätta dina idéer! Om du tror att den här delningen är till hjälp för dig, glöm inte att dela den här sidan!

Läs också

● Hur SCR-tyristoröverspänning Kofotskretsar skyddar nätaggregat från överspänning?

● En ultimat guide till Zenerdioder 2021

● En komplett guide till LDO-regulatorn 2021

● Saker du inte bör missa om Facebook Meta och Metaverse

Föregående:3 huvudtyper av kofotskretsar för överspänningsskydd

Nästa:En ultimat guide till Zenerdioder 2021