Com resoldre el soroll de la font de commutació
L'apagat, la mida petita, el baix cost i l'alta eficiència fan que sigui un gran valor.
Tanmateix, el seu major inconvenient és el soroll de sortida elevat a causa dels alts transitoris de commutació. És aquesta mancança la que impedeix que s'utilitzin en circuits analògics d'alt rendiment alimentats principalment per reguladors lineals.
No obstant això, s'ha demostrat que en moltes aplicacions un convertidor de commutació ben filtrat pot substituir un regulador lineal per generar una font d'alimentació de baix soroll.
Per tant, cal dissenyar un filtre multietapa optimitzat i amortit per eliminar el soroll de sortida del convertidor de potència de commutació.
El circuit d'exemple d'aquest article utilitzarà un convertidor de reforç, però els resultats es poden aplicar directament a qualsevol convertidor DC-DC. La figura 1 mostra les formes d'ona bàsiques d'un convertidor boost en mode de corrent constant (CCM).
Figura 1. Formes d'ona bàsiques de tensió i corrent d'un convertidor Boost
El filtre de sortida és important per a una topologia d'augment, o qualsevol altra topologia amb mode de corrent discontinu, a causa dels temps ràpids de pujada i baixada del corrent a l'interruptor B. Això resulta en una inductància paràsit en els interruptors d'excitació, la disposició i els condensadors de sortida. El resultat és que, en ús real, la forma d'ona de sortida s'assembla més a la figura 2 que a la figura 1, fins i tot amb un bon disseny i condensadors de sortida de ceràmica.
2. Formes d'ona mesurades típiques d'un convertidor boost en DCM
L'ondulació de commutació (freqüència de commutació) a causa dels canvis en la càrrega del condensador és molt petita en comparació amb el timbre sense amortiment de l'interruptor de sortida, d'ara endavant anomenat soroll de sortida. Normalment, aquest soroll de sortida oscil·la entre els 10 MHz i els 100 MHz, molt més enllà de la freqüència d'autoressonància de la majoria dels condensadors de sortida ceràmics. Per tant, afegir una capacitat addicional no fa gaire per a l'atenuació del soroll.
També hi ha molts tipus de filtres adequats per filtrar aquesta sortida. Explicarem cada filtre i donarem un disseny pas a pas.
Les fórmules d'aquest article no són rigoroses i es fan algunes hipòtesis raonables per simplificar aquestes fórmules fins a cert punt. Encara calen algunes iteracions, ja que cada component afecta els valors dels altres components.
L'eina de disseny ADIsimPower evita aquest problema utilitzant una fórmula de linealització per als valors dels components (com ara el cost o la mida) per optimitzar abans de seleccionar realment components i, a continuació, optimitzar la sortida després de seleccionar components reals d'una base de dades de milers de dispositius. Però aquest nivell de complexitat és innecessari quan es comença amb un disseny. Utilitzant els càlculs proporcionats, utilitzant un simulador SIMPLIS, com ara l'ADIsimPE™ gratuït, o passant una estona al banc de laboratori, podeu arribar a un disseny satisfactori amb el mínim esforç.
