Cách giải quyết tiếng ồn khi chuyển đổi nguồn điện
Tắt nguồn, kích thước nhỏ, chi phí thấp và hiệu quả cao làm cho nó có giá trị lớn.
Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của nó là nhiễu đầu ra cao do quá độ chuyển mạch cao. Chính thiếu sót này đã ngăn cản chúng được sử dụng trong các mạch tương tự hiệu suất cao chủ yếu được cung cấp bởi bộ điều chỉnh tuyến tính.
Tuy nhiên, người ta đã chứng minh rằng trong nhiều ứng dụng, bộ chuyển đổi chuyển mạch được lọc phù hợp có thể thay thế bộ điều chỉnh tuyến tính để tạo ra nguồn điện có độ ồn thấp.
Do đó, cần thiết kế bộ lọc đa tầng được tối ưu hóa và giảm chấn để loại bỏ nhiễu đầu ra của bộ chuyển đổi nguồn chuyển đổi.
Mạch ví dụ trong bài viết này sẽ sử dụng bộ chuyển đổi tăng cường, nhưng kết quả có thể được áp dụng trực tiếp cho bất kỳ bộ chuyển đổi DC-DC nào. Hình 1 cho thấy các dạng sóng cơ bản của bộ biến đổi tăng áp ở chế độ dòng điện không đổi (CCM).
Hình 1. Dạng sóng điện áp và dòng điện cơ bản của bộ chuyển đổi Boost
Bộ lọc đầu ra rất quan trọng đối với cấu trúc liên kết tăng cường hoặc bất kỳ cấu trúc liên kết nào khác có chế độ dòng điện không liên tục, do thời gian tăng và giảm nhanh của dòng điện trong công tắc B. Điều này dẫn đến hiện tượng tự cảm ký sinh trong công tắc kích thích, bố cục và tụ điện đầu ra. Kết quả là trong sử dụng thực tế, dạng sóng đầu ra trông giống Hình 2 hơn Hình 1, ngay cả với cách bố trí tốt và các tụ điện đầu ra bằng sứ.
2. Dạng sóng đo được điển hình của bộ chuyển đổi tăng áp trong DCM
Độ gợn chuyển mạch (tần số chuyển mạch) do thay đổi điện tích của tụ điện là rất nhỏ so với tiếng chuông không giảm âm của công tắc đầu ra, sau đây được gọi là nhiễu đầu ra. Thông thường, nhiễu đầu ra này nằm trong khoảng từ 10 MHz đến hơn 100 MHz, vượt xa tần số tự cộng hưởng của hầu hết các tụ điện đầu ra gốm. Do đó, việc thêm điện dung bổ sung không giúp ích gì nhiều cho việc giảm tiếng ồn.
Ngoài ra còn có nhiều loại bộ lọc phù hợp để lọc đầu ra này. Chúng tôi sẽ giải thích từng bộ lọc và từng bước thiết kế.
Các công thức trong bài báo này không chặt chẽ và một số giả định hợp lý được đưa ra để đơn giản hóa các công thức này ở một mức độ nhất định. Một số lần lặp lại vẫn được yêu cầu vì mỗi thành phần ảnh hưởng đến giá trị của các thành phần khác.
Công cụ thiết kế ADIsimPower tránh vấn đề này bằng cách sử dụng công thức tuyến tính hóa cho các giá trị thành phần (chẳng hạn như chi phí hoặc kích thước) để tối ưu hóa trước khi thực sự chọn các thành phần và sau đó tối ưu hóa đầu ra sau khi chọn các thành phần thực tế từ cơ sở dữ liệu của hàng nghìn thiết bị . Nhưng mức độ phức tạp này là không cần thiết khi bắt đầu thiết kế. Sử dụng các tính toán được cung cấp, sử dụng trình mô phỏng SIMPLIS—chẳng hạn như ADIsimPE™ miễn phí—hoặc dành chút thời gian tại phòng thí nghiệm, bạn có thể đạt được một thiết kế ưng ý với nỗ lực tối thiểu.
