Loại bỏ gợn trong chuyển đổi nguồn điện
Đối với Ripple chuyển đổi, cả về lý thuyết và thực tế phải tồn tại. Thường có năm cách để ngăn chặn hoặc giảm thiểu nó:
1. Tăng điện cảm và tụ lọc đầu ra
Theo công thức chuyển đổi nguồn điện, dao động dòng điện trong cuộn cảm tỷ lệ nghịch với giá trị điện cảm và độ gợn đầu ra tỷ lệ nghịch với giá trị tụ điện đầu ra. Do đó, việc tăng giá trị cuộn cảm và giá trị tụ điện đầu ra có thể làm giảm gợn sóng.
Tương tự, mối quan hệ giữa gợn sóng đầu ra và điện dung đầu ra: gợn sóng=Imax/(Co×f). Có thể thấy rằng việc tăng giá trị tụ điện đầu ra có thể làm giảm độ gợn sóng.
Thông thường, đối với tụ điện đầu ra, người ta sử dụng tụ điện nhôm để đạt được công suất lớn. Tuy nhiên, tụ điện hóa không hiệu quả lắm trong việc khử nhiễu tần số cao và ESR tương đối lớn nên một tụ gốm sẽ được mắc song song bên cạnh để bù cho việc thiếu tụ điện nhôm.
Đồng thời, khi nguồn điện chuyển mạch hoạt động, điện áp Vin ở đầu vào không thay đổi, nhưng dòng điện thay đổi theo công tắc. Tại thời điểm này, nguồn điện đầu vào sẽ không cung cấp dòng điện tốt, thường gần với đầu vào dòng điện (lấy loại BucK làm ví dụ, gần SWITcH) và kết nối song song một tụ điện để cung cấp dòng điện.
Tác dụng của phương pháp trên đối với việc giảm gợn bị hạn chế. Do giới hạn về âm lượng, độ tự cảm sẽ không quá lớn; nếu điện dung đầu ra tăng đến một mức nhất định, nó sẽ không có tác dụng rõ ràng trong việc giảm gợn sóng; tăng tần số chuyển mạch sẽ làm tăng tổn thất chuyển mạch. Vì vậy, khi các yêu cầu khắt khe hơn, phương pháp này không tốt lắm. Đối với nguyên tắc của nguồn điện chuyển mạch, v.v., bạn có thể tham khảo các hướng dẫn thiết kế nguồn điện chuyển đổi khác nhau.
2. Lọc hai giai đoạn, nghĩa là thêm một giai đoạn bổ sung của bộ lọc LC
Bộ lọc LC có tác dụng triệt tiêu rõ ràng hơn đối với gợn nhiễu. Theo tần số của gợn sóng cần loại bỏ, một điện cảm và điện dung thích hợp được chọn để tạo thành mạch lọc, thường có thể giảm gợn sóng rất tốt.
Nếu điểm lấy mẫu được chọn trước bộ lọc LC (Pa), điện áp đầu ra sẽ giảm. Bởi vì bất kỳ cuộn cảm nào cũng có điện trở DC, khi có dòng điện đầu ra, sẽ có sự sụt giảm điện áp trên cuộn cảm, dẫn đến điện áp đầu ra của nguồn điện giảm. Và sự sụt giảm điện áp này thay đổi theo dòng điện đầu ra.
Điểm lấy mẫu được chọn sau bộ lọc LC (Pb), để điện áp đầu ra là điện áp mà chúng ta muốn. Nhưng điều này tạo ra một điện cảm và một tụ điện bên trong hệ thống điện, có thể gây ra sự mất ổn định của hệ thống. Về độ ổn định của hệ thống thì đã có nhiều thông tin giới thiệu nên mình sẽ không viết chi tiết ở đây.
3. Sau khi chuyển đổi đầu ra nguồn điện, hãy kết nối với bộ lọc LDO
Đây là cách hiệu quả nhất để giảm gợn và nhiễu, điện áp đầu ra không đổi và không cần thay đổi hệ thống phản hồi ban đầu, nhưng đây cũng là phương pháp có chi phí cao nhất và mức tiêu thụ điện năng cao nhất. Bất kỳ LDO nào cũng có một chỉ báo: tỷ lệ loại bỏ tiếng ồn. là một đường cong tần số-dB.
Để giảm gợn sóng. Bố cục PCB của nguồn điện chuyển mạch cũng rất quan trọng, đây là một vấn đề rất khó. Có các kỹ sư PCB cung cấp điện chuyển đổi chuyên dụng. Đối với tiếng ồn tần số cao, do tần số cao và biên độ lớn, mặc dù quá trình lọc sau giai đoạn có tác dụng nhất định nhưng hiệu quả không rõ ràng. Có nghiên cứu đặc biệt trong lĩnh vực này và cách đơn giản là kết nối điện dung C hoặc RC, hoặc điện cảm nối tiếp trên diode.
4. Nối tụ C hoặc RC trên diode
Khi một diode được bật và tắt ở tốc độ cao, các tham số ký sinh phải được xem xét. Trong giai đoạn phục hồi ngược của diode, điện cảm tương đương và điện dung tương đương trở thành bộ dao động RC, tạo ra dao động tần số cao. Để triệt tiêu dao động tần số cao này, mạng tụ điện C hoặc RC snubber cần được kết nối song song qua diode. Điện trở thường là 10Ω-100Ω và điện dung là 4,7pF-2.2nF.
Giá trị của tụ điện C hoặc RC được kết nối song song với diode chỉ có thể được xác định thông qua thử và sai. Nếu không chọn đúng sẽ gây ra dao động nghiêm trọng hơn.
Nếu các yêu cầu nghiêm ngặt về tiếng ồn tần số cao, có thể sử dụng công nghệ chuyển mạch mềm. Có rất nhiều sách dành riêng cho chuyển mạch mềm.
5. Theo sau diode là cuộn cảm (bộ lọc EMI)
Đây cũng là một phương pháp thường được sử dụng để triệt tiêu tiếng ồn tần số cao. Nhắm vào tần số tạo nhiễu, chọn phần tử điện cảm thích hợp cũng có thể khử nhiễu hiệu quả. Cần lưu ý rằng dòng điện định mức của cuộn cảm phải đáp ứng các yêu cầu thực tế. Phương pháp tương đối đơn giản sẽ không được giải thích chi tiết.
