จะวัดการตอบสนองชั่วคราวของตัวควบคุมการสลับได้อย่างไร

เพื่อให้เข้าใจถึงความเสถียรของตัวควบคุมการสลับ เรามักจะต้องวัดการตอบสนองของโหลดชั่วคราว ดังนั้นการเรียนรู้วิธีวัดการตอบสนองชั่วคราวจึงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับวิศวกรในสาขาอิเล็กทรอนิกส์ 

ในการแชร์นี้ เราจะอธิบายคำจำกัดความของการตอบสนองชั่วคราวของโหลด จุดสำคัญหลักในการวัด วิธีวัดการตอบสนองชั่วคราวด้วย FRA และตัวอย่างที่แท้จริงของการวัดและการปรับการตอบสนองชั่วคราวของโหลดของตัวควบคุมสวิตช์ หากคุณไม่ชัดเจนเกี่ยวกับวิธีการวัดการตอบสนองชั่วคราว คุณสามารถเข้าใจวิธีการผ่านการแชร์นี้ มาอ่านกันต่อ!

การแบ่งปันคือการดูแล!

คอนเทนต์

● Load Transient Response คืออะไร?

● 5 ประเด็นสำคัญในการประเมินการตอบสนองชั่วคราว

● จะประเมินการตอบสนองชั่วคราวได้อย่างไร

● ตัวอย่างการปรับการตอบสนองชั่วคราว

● คำถามที่พบบ่อย

● สรุป

Load Transient Response คืออะไร?

การตอบสนองของโหลดชั่วคราวคือลักษณะการตอบสนองต่อความผันผวนของโหลดกะทันหัน นั่นคือ เวลาจนกว่าแรงดันไฟขาออกจะกลับสู่ค่าที่ตั้งไว้ล่วงหน้าหลังจากที่ตกหรือเพิ่มขึ้น และรูปคลื่นของแรงดันไฟขาออก เป็นพารามิเตอร์ที่จำเป็นเนื่องจากเกี่ยวข้องกับความเสถียรของแรงดันไฟขาออกที่สัมพันธ์กับกระแสโหลด

ตรงกันข้ามกับการควบคุมโหลด เช่นเดียวกับชื่อที่แสดงถึงคุณลักษณะของสถานะชั่วคราว อธิบายปรากฏการณ์จริงโดยใช้กราฟต่อไปนี้

มีบางจุดที่ควรสังเกตเกี่ยวกับกราฟ:

● ในรูปคลื่นของกราฟทางด้านซ้าย กระแสโหลด (รูปคลื่นด้านล่าง) จะเพิ่มขึ้นจากศูนย์อย่างรวดเร็วด้วยเวลาที่เพิ่มขึ้น (tr) ที่ 1 µsec 

● ในทางกลับกัน แรงดันไฟขาออก (รูปคลื่นบน) ลดลงชั่วขณะ และหลังจากนั้นจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว เกินแรงดันไฟฟ้าที่สภาวะคงตัวเล็กน้อย จากนั้นลดลงอีกครั้งสู่สถานะเสถียร 

● เมื่อกระแสโหลดลดลงกะทันหัน เราจะเห็นว่ามีปฏิกิริยาตรงกันข้ามเกิดขึ้น

เพื่ออธิบายสิ่งต่าง ๆ อย่างเป็นทางการน้อยกว่า:

● เมื่อโหลดเพิ่มขึ้น จู่ๆ ก็ต้องการกระแสไฟเพิ่มขึ้น และกระแสไฟขาออกไม่ได้จ่ายเร็วพอ ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าจึงลดลง 

● ในการดำเนินการนี้ กระแสไฟขาออกสูงสุดจะจ่ายไปหลายรอบเพื่อคืนแรงดันไฟตกให้เป็นค่าที่ตั้งไว้ล่วงหน้า แต่จ่ายไฟมากเกินไปเล็กน้อยและแรงดันไฟจะสูงขึ้นเล็กน้อย ดังนั้นกระแสไฟที่ให้มาจะลดลง เพื่อให้ถึงค่าที่ตั้งไว้ล่วงหน้า 

สิ่งนี้ควรเข้าใจว่าเป็นคำอธิบายของ การตอบสนองชั่วคราวปกติ. เมื่อมีปัจจัยและความผิดปกติอื่น ๆ ก็จะรวมปรากฏการณ์อื่น ๆ เข้าไปด้วย

ในการตอบสนองชั่วคราวของโหลดในอุดมคติ มีการตอบสนองต่อความผันผวนของกระแสโหลดในช่วงการสลับสองสามรอบ (ระยะเวลาสั้น ๆ) และแรงดันไฟขาออก (เพิ่มขึ้น) จะถูกเก็บไว้ที่ค่าต่ำสุดและกลับสู่การควบคุมในปริมาณที่น้อยที่สุด เวลา. 

นั่นคือ การเกิดแรงดันไฟฟ้าชั่วขณะ เช่น แหลมในกราฟเกิดขึ้นในช่วงเวลาสั้นมาก กราฟตรงกลางใช้สำหรับเวลาที่เพิ่มขึ้น/ลดลงของกระแสโหลดที่ 10 µsec และกราฟทางด้านขวาคือ 100 µsec เหล่านี้คือตัวอย่างที่ความผันผวนที่นุ่มนวลกว่าในกระแสโหลดส่งผลให้มีการตอบสนองที่ดีขึ้น โดยมีความผันผวนของแรงดันเอาต์พุตเพียงเล็กน้อย อย่างไรก็ตาม ในความเป็นจริง เป็นการยากที่จะปรับพฤติกรรมชั่วคราวของกระแสโหลดในวงจร

เราได้อธิบายลักษณะการตอบสนองชั่วคราวของแหล่งจ่ายไฟ แต่โดยทั่วไปแล้วสิ่งเหล่านี้สามารถคิดได้เหมือนกับลักษณะความถี่ของแอมพลิฟายเออร์การทำงาน (ระยะขอบเฟสและความถี่ครอสโอเวอร์) หากลักษณะความถี่ของลูปควบคุมแหล่งจ่ายไฟเหมาะสมและเสถียร ความผันผวนชั่วคราวของแรงดันเอาต์พุตก็จะลดลงเหลือน้อยที่สุด

ลักษณะการตอบสนองชั่วคราว

5 ประเด็นสำคัญในการประเมินการตอบสนองชั่วคราว

ประเด็นสำคัญที่ต้องจำเมื่อประเมินการตอบสนองชั่วคราวของแหล่งจ่ายไฟสรุปได้ด้านล่าง

● ตรวจสอบกฎข้อบังคับและความเร็วในการตอบสนองของเอาต์พุตจนถึงความผันผวนอย่างกะทันหันของกระแสโหลด เช่น เมื่อเปลี่ยนเป็นการปลุกจากสถานะสแตนด์บาย

● เมื่อต้องปรับลักษณะการตอบสนองความถี่ ให้ใช้พิน ITH เพื่อปรับ

● ระยะขอบเฟสและความถี่ครอสโอเวอร์สามารถอนุมานได้จากรูปคลื่นที่สังเกตได้ แต่ โดยใช้เครื่องวิเคราะห์การตอบสนองความถี่ (FRA) สะดวก

● กำหนดว่าการตอบสนองเป็นการตอบสนองของการทำงานปกติ หรือผิดปกติ เนื่องจากความอิ่มตัวของตัวเหนี่ยวนำ ฟังก์ชันจำกัดกระแส ฯลฯ

● เมื่อไม่สามารถหาลักษณะการตอบสนองที่ต้องการได้ ควรศึกษาวิธีการควบคุมหรือความถี่ที่แยกจากกัน การตั้งค่าคงที่ภายนอก ฯลฯ

จะประเมินการตอบสนองชั่วคราวได้อย่างไร

มีการอธิบายวิธีการประเมินเฉพาะ 

● เมื่อทำการทดลอง วงจรหรืออุปกรณ์ที่กระแสโหลดสามารถเปลี่ยนได้ทันทีจะเชื่อมต่อกับเอาท์พุตของวงจรจ่ายไฟสำหรับการประเมิน และ สามารถใช้ออสซิลโลสโคปที่เป็นประโยชน์ในการประเมินได้ เพื่อสังเกตแรงดันไฟขาออกและกระแสไฟขาออก 

● หากต้องยืนยันการตอบสนองของอุปกรณ์จริง เช่น สถานะถูกสร้างขึ้นโดยที่ CPU หรือสิ่งที่คล้ายกันเปลี่ยนจากสถานะสแตนด์บายเป็นการทำงานเต็มรูปแบบ และเอาต์พุตจะเหมือนกัน

จุดสำคัญในการดำเนินการประเมินได้อธิบายไว้ข้างต้น ระยะขอบเฟสและความถี่ครอสโอเวอร์สามารถอนุมานได้จากรูปคลื่นที่สังเกตได้เสมอ แต่สิ่งนี้ค่อนข้างลำบาก 

เมื่อเร็ว ๆ นี้อุปกรณ์วัดที่เรียกว่าเครื่องวิเคราะห์การตอบสนองความถี่ (FRA) มีการใช้งานอย่างแพร่หลาย และสามารถใช้วัดระยะขอบเฟสและลักษณะความถี่ของวงจรจ่ายไฟที่ง่ายมาก การใช้ FRA นั้นได้ผลมาก。。

เมื่อในทางปฏิบัติจริง ไม่มีอุปกรณ์โหลดที่เหมาะสมที่สามารถสวิตช์เปิด-ปิดกระแสไฟขนาดใหญ่แบบทันทีทันใดที่สามารถใช้ในการทดลองได้ จึงสามารถใช้วงจรง่ายๆ เช่น วงจรทางด้านขวาที่สลับ MOSFET ได้ แน่นอนว่าต้องกำหนด tr และ tf

ตัวอย่างการปรับ Transient

ไอซีควบคุมสวิตชิ่งบางตัวมีพินสำหรับปรับลักษณะการตอบสนอง ในหลายกรณีจะเรียกว่า ITH ในวงจรการใช้งานที่ระบุในแผ่นข้อมูลสำหรับ IC ค่าส่วนประกอบที่เหมาะสมและการกำหนดค่าสำหรับตัวเก็บประจุและตัวต้านทานที่จะเชื่อมต่อกับพิน ITH ภายใต้เงื่อนไขเหล่านั้นไม่มากก็น้อย โดยพื้นฐานแล้วสิ่งนี้ถือเป็นจุดเริ่มต้นและมีการปรับเปลี่ยนเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดของวงจรที่สร้างขึ้นจริง อาจเป็นการดีที่สุดที่จะเริ่มต้นด้วยการรักษาตัวเก็บประจุให้คงที่และเปลี่ยนค่าความต้านทาน

ด้านล่างนี้คือรูปคลื่นของออสซิลโลสโคปและกราฟการวิเคราะห์ลักษณะความถี่ที่ได้รับโดยใช้ FRA ซึ่งแสดงลักษณะการเปลี่ยนแปลงของลักษณะการตอบสนองของโหลดชั่วคราวของ BD9A300MUV ที่ใช้ในตัวอย่างเหล่านี้เมื่อความจุของตัวเก็บประจุที่พิน ITH คงที่และค่าความต้านทานคือ ปรับ

① R3=9.1 kΩ、C6＝2700 pF (โดยพื้นฐานแล้วจะได้ลักษณะการตอบสนองและความถี่ที่เหมาะสมโดยใช้ค่าที่แนะนำ)

3 R3=6 kΩ、C2700＝XNUMX พิโคเอฟ

※ เมื่อลดค่าความต้านทานของ R3 ลง แบนด์ก็แคบลง และการตอบสนองของโหลดแย่ลง ไม่มีปัญหากับการทำงาน แต่มีระยะขอบมากเกินไป

3 R27=6 kΩ、C2700＝XNUMX pF

※ เมื่อเพิ่มความต้านทาน R3 แถบจะกว้างขึ้นและการตอบสนองของโหลดดีขึ้น แต่จะมีเสียงกริ่งขึ้นเมื่อแรงดันไฟฟ้าผันผวน (ส่วนรูปคลื่นที่ขยายใหญ่ขึ้น)

ระยะขอบมีขนาดเล็ก และการแกว่งผิดปกติอาจเกิดขึ้นขึ้นอยู่กับการกระเจิง

④ R3=43 kΩ、C6＝2700 พิโคเอฟ

※ เมื่อค่าความต้านทานของ R3 เพิ่มขึ้นอีก จะเกิดการแกว่งที่ผิดปกติ

ด้านบนนี้เป็นตัวอย่างการปรับลักษณะการตอบสนองโดยใช้พิน ITH ในสาระสำคัญ, แรงดันชั่วขณะที่เกิดขึ้นในแรงดันไฟขาออก ไม่สามารถกำจัดได้อย่างสมบูรณ์ ดังนั้นจึงมีการปรับเปลี่ยนเพื่อให้การตอบสนองไม่ก่อให้เกิดปัญหาในการทำงานของวงจรที่จ่ายกระแสไฟ

คำถามที่พบบ่อย

1. Q: ข้อดีของ Switching Regulator คืออะไร? 

ตอบ: ตัวควบคุมการสลับมีประสิทธิภาพเนื่องจากองค์ประกอบของซีรีส์เปิดหรือปิดโดยสมบูรณ์ ดังนั้นจึงแทบจะไม่กระจายพลังงาน ต่างจากตัวควบคุมเชิงเส้นตรง ตัวควบคุมสวิตชิ่งสามารถผลิตแรงดันเอาต์พุตที่สูงกว่าแรงดันไฟขาเข้าหรือขั้วตรงข้าม

2. ถาม: ตัวควบคุมการสลับสามประเภทคืออะไร 

ตอบ: ตัวควบคุมการสวิตชิ่งแบ่งออกเป็นสามประเภท: สเต็ปอัพ สเต็ปดาวน์ และเรกูเลเตอร์อินเวอร์เตอร์

3. ถาม: อุปกรณ์ควบคุมการสลับใช้ที่ไหน 

A: สวิตชิ่งเรกูเลเตอร์ใช้สำหรับ การป้องกันแรงดันไฟเกิน, โทรศัพท์พกพา, แพลตฟอร์มวิดีโอเกม, หุ่นยนต์, กล้องดิจิตอลและคอมพิวเตอร์ ตัวควบคุมการสลับเป็นวงจรที่ซับซ้อน จึงไม่เป็นที่นิยมสำหรับมือสมัครเล่น

4. ถาม: ฉันจะเลือกตัวควบคุมการสลับได้อย่างไร

ตอบ: ปัจจัยที่ต้องพิจารณาในการเลือกตัวควบคุมสวิตช์:

● ช่วงแรงดันไฟฟ้าขาเข้า นี่หมายถึงช่วงแรงดันไฟฟ้าอินพุตที่อนุญาตโดยไอซี

● ช่วงแรงดันไฟขาออก ตัวควบคุมการสลับมักจะมีเอาต์พุตตัวแปร

● กระแสไฟขาออก

●ช่วงอุณหภูมิในการทำงาน

● เสียงรบกวน

● ประสิทธิภาพ

● ระเบียบการโหลด

● บรรจุภัณฑ์และขนาด

สรุป

ในการแชร์นี้ เราทราบคำจำกัดความของการตอบสนองชั่วคราวของโหลด วิธีวัด และเรียนรู้ตัวอย่างที่เกิดขึ้นจริง ทักษะนี้สามารถช่วยคุณตรวจจับปัญหาความเสถียรของโหลดได้อย่างมีประสิทธิภาพ เช่น ตัวควบคุมสวิตช์ และหลีกเลี่ยงความเสี่ยงด้านความปลอดภัยของวงจร ลองวัดการตอบสนองชั่วคราวทันที! คุณต้องการข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการวัดการตอบสนองชั่วคราวหรือไม่? แสดงความคิดเห็นของคุณด้านล่างและบอกความคิดของคุณให้เราทราบ! หากคุณคิดว่าการแชร์นี้มีประโยชน์สำหรับคุณ อย่าลืมแชร์หน้านี้!

อ่านได้ด้วย

● SCR Thyristor Overvoltage Crowbar Circuits ปกป้องอุปกรณ์จ่ายไฟจากแรงดันไฟเกินได้อย่างไร

● สุดยอดคู่มือสำหรับซีเนอร์ไดโอดในปี 2021

● คู่มือฉบับสมบูรณ์เกี่ยวกับตัวควบคุม LDO ในปี 2021

● สิ่งที่คุณไม่ควรพลาดเกี่ยวกับ Facebook Meta และ Metaverse

ฝากข้อความ 

รายการข้อความ