ความถี่ตัวสะท้อนพ้องด้วยตนเองมีความสำคัญมากเพียงใดเมื่อใช้กับตัวเหนี่ยวนำ SMPS ที่มีความเร็ว (~ 3MHz)


16

ฉันใช้ LM2734Z ตัวควบคุมเจ้าชู้ 3 MHz มันเร็วมากซึ่งหมายความว่ามันมีตัวเหนี่ยวนำขนาดเล็ก

หนึ่งในสิ่งที่ฉันสงสัยว่าเป็นความถี่สำคัญของตัวเหนี่ยวนำหรือไม่ ฉันใช้มันเพื่อก้าว 4.8V ถึง 20V ลงไปที่ 3.3V ± 5%

ฉันพบตัวเหนี่ยวนำ 3.3µH 2A (ตามที่แนะนำโดยแผ่นข้อมูลสำหรับ 3.3V @ 1A ฉันให้คะแนนเอาต์พุตสูงสุด 400mA) "SDR0604-3R3ML" ความถี่เรโซแนนในตัวเองคือ 60 MHz ซึ่งดูเหมือนจะชัดเจนดีที่ 3 MHz แต่มันมีหลายความถี่และฉันสงสัยว่ามีฮาร์โมนิกเข้ามาหรือไม่

แม้ว่ากรณีนี้จะไม่เป็นไรมีกฎง่ายๆสำหรับการหลีกเลี่ยงความถี่เรโซแนนบางอย่าง (เช่นถ้าพวกเขาตรงกับ?)

คำตอบ:


22

ฉันจะไม่กังวลเกี่ยวกับมันด้วยเหตุผลสองประการ

ครั้งแรกมันเป็นหลายตัว แต่ 60Mhz เป็นความสามัคคีของ 3Mhz เอาท์พุทของตัวควบคุมควรเป็นคลื่นสี่เหลี่ยมและคลื่นสี่เหลี่ยมที่มีเนื้อหาที่ฮาร์มอนิกพื้นฐานและแปลกประหลาดเท่านั้น ดังนั้น 3, 9, 15, 21, 27, 33, 39, 45, 51, 57, 63 แน่นอนคลื่นที่ไม่สมบูรณ์จะมีเนื้อหาฮาร์มอนิบางอย่าง แต่มันควรจะต่ำกว่าฮาร์มอนิคที่แปลก ๆ คลื่นสี่เหลี่ยมมันจะอยู่ในพื้นเสียง หากมีข้อสงสัยให้ตั้งค่าขอบเขตของคุณให้ทำ FFT บนเอาท์พุทควบคุมและดูว่าเอาต์พุตของมันมีลักษณะอย่างไรที่ 60Mhz

ประการที่สองตามรายการข้างต้นแสดงว่าคุณมีค่าฮาร์มอนิกสูงมากที่ 60mhz แหล่งจ่ายสวิตชิ่งจะต้องส่งสัญญาณคลื่นสี่เหลี่ยมที่มีเวลาเพิ่มขึ้น / ลดลงอย่างรวดเร็วจริงๆจะมีมากหากเนื้อหาใด ๆ ที่สูงขึ้น โดยปกติจะมีฮาร์มอนิกส์แปลก ๆ 3-6 ตัวแรกเท่านั้นที่เป็นสิ่งที่คุณต้องกังวลเกี่ยวกับคลื่นสี่เหลี่ยมซึ่งขึ้นอยู่กับเวลาที่เพิ่มขึ้น / ลดลง นั่นจะเป็นไปตามกฎทางทฤษฎีที่ว่าตราบใดที่ SRF นั้นมีความเร็วในการสลับของคุณ 5-10 เท่าคุณควรจะปรับ

แก้ไข: ตัดสินใจที่จะสร้างแบบจำลองนี้ดังนั้นระดับ ...

วงจรทดสอบฉันใช้พารามิเตอร์จากตัวเหนี่ยวนำที่คุณเชื่อมโยงกับตัวเหนี่ยวนำความจุจรจัด ESR และความต้านทานแบบแบ่ง ความต้านทาน Shunt เปลี่ยนแปลงตามความถี่และถูกกำหนดใน Eqn ฉันสร้างโมเดลฝาครอบเซรามิค 10uF ทั่วไปสำหรับฝาครอบตัวกรองเอาท์พุทรวมถึง ESR และ ESL และเลือก 1k สำหรับโหลดโดยพลการ ทำการกวาด AC ด้วยแหล่งจ่าย 1V จาก 0 ถึง 250Mhz หลังจากนั้นถึง 1Ghz เพื่อดูที่การตอบสนองความถี่ ความต้านทานเอาต์พุตของสวิตช์เป็นภาพในที่มืด แต่อาจจะถูก ข้อความแสดงแทน

ที่นี่เรากำลังทำการกวาดโดยไม่มีตัวกรองเอาท์พุตติดอยู่เพื่อดู SRF ของตัวเหนี่ยวนำรุ่นตามที่คาดไว้ที่ 60Mhz ข้อความแสดงแทน

ที่นี่เรากวาดด้วยหมวกในสถานที่: ข้อความแสดงแทน

อันนี้น่าสนใจจริง ๆ สิ่งที่เกิดขึ้นคือแม้ว่าตัวเหนี่ยวนำจะสูญเสียคุณสมบัติการกรองที่ SRF ยังคงมีตัวกรอง RC ที่เกิดขึ้นจาก Rout ความต้านทานตัวเหนี่ยวนำและฝาปิดเอาต์พุต ตัวกรองนี้มีความสามารถในการปิดกั้นความถี่สูงซึ่งเป็นสาเหตุที่เราไม่เห็นว่ามีการเปลี่ยนแปลงที่ชัดเจนเมื่อเราเห็นด้วยตัวเหนี่ยวนำเท่านั้น อย่างไรก็ตามที่ความถี่เหล่านี้ ESL ของหมวกกำลังเริ่มเล่นจริงดังนั้นเราจึงเห็นระดับเอาต์พุตที่เพิ่มขึ้นเมื่อความถี่เพิ่มขึ้น

ในที่สุดให้ดูว่ามันเพิ่มขึ้น: ข้อความแสดงแทน

ที่ 1 ghz ตัวเหนี่ยวนำจะถูกควบคุมโดยความจุจรจัดอย่างสมบูรณ์และฝาปิดตัวกรองที่ควบคุมโดย ESL ที่ 10Ghz (ไม่แสดง) จะอยู่ในระดับที่ถูกต้อง

แน่นอนว่ามีตัวเหนี่ยวนำจรจัดความจุและการแปรผัน (โดยเฉพาะที่ความถี่สูงมาก) ไม่รวมอยู่ในรูปแบบเรียบง่ายนี้ แต่บางทีมันอาจจะช่วยเป็นภาพแทนสิ่งที่เกิดขึ้น

สิ่งที่น่าสนใจที่สุดสำหรับฉันคือ SRF ไม่ใช่กำแพงอิฐ ตัวกรอง RC โดยธรรมชาติสามารถลดผลกระทบบางอย่างของการกดปุ่ม SRF

แก้ไข 2: อีกหนึ่งการแก้ไขส่วนใหญ่เป็นเพราะฉันใช้สิ่งนี้เป็นโอกาสที่จะเล่นกับวงจรซิม Qucs เป็นครั้งแรก โปรแกรมสุดเท่ห์

สิ่งนี้แสดง 2 สิ่ง ขั้นแรกให้แสดงการตอบสนองความถี่ของวงจรในขนาด (เป็น dB, น้ำเงิน) และเฟส (สีแดง) สิ่งนี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนมากขึ้นเมื่อความจุ / การเหนี่ยวนำกาฝากของส่วนประกอบนั้นเกิดขึ้น นอกจากนี้ยังแสดงการกวาดตัวที่สองของ ESL ของตัวเก็บประจุเอาท์พุทที่แสดงให้เห็นถึงความสำคัญในการลดสิ่งนี้ผ่านการเลือกส่วนประกอบและโครงร่าง PCB มันกวาดจาก 1nH ถึง 101nH ในขั้นตอน 10nH คุณสามารถดูว่าการเหนี่ยวนำโดยรวมบนแผ่น PCB มีค่าสูงหรือไม่ ซึ่งจะส่งผลให้เกิดปัญหา EMI และ / หรือปัญหาเสียงรบกวน ข้อความแสดงแทน


กฎของหัวแม่มือคือเพื่อหลีกเลี่ยงความถี่เรโซแนนท์ภายใน 3-6 ฮาร์โมนิคคี่ (6-12x ความถี่ดังนั้น) ความถี่เรโซแนนท์ต่ำกว่าความถี่ปฏิบัติการ เกิดอะไรขึ้นที่ความถี่พ้อง ขอบคุณ
โทมัสโอ

ฉันมักจะใช้ 5-10 เพราะฉันรวมพื้นฐานเป็นหนึ่งใน 3 ตัวแรกในตัวอย่างด้านบนคลื่นสี่เหลี่ยมที่สมบูรณ์แบบจะมี 1/29 (29 ฮาร์โมนิก) หรือ 3.45% ของขนาดที่ 63Mhz ที่มันมีพื้นฐาน 3MHz นั่นเป็นคลื่นสี่เหลี่ยมที่สมบูรณ์แบบที่มีเวลาเพิ่มขึ้น / ลดลงเป็น 0 ในความเป็นจริงฮาร์มอนิกนี้อาจมีขนาดเล็กกว่ามากเพราะอัตราสวิตเซอร์แลนด์ที่ไม่สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างรวดเร็วนั้นไม่สามารถสร้างเนื้อหาที่ความถี่สูง
ทำเครื่องหมาย

ในฐานะที่เป็น SRF น้อยกว่าความถี่สลับของคุณ เมื่อคุณข้าม SRF อิมพีแดนซ์ของตัวเหนี่ยวนำจะกลับไปที่สิ่งที่คุณคาดหวังในขนาด แต่ใช้เวลากะระยะลบ มันทำหน้าที่เหมือนตัวเก็บประจุที่ผ่าน DC โหมดการทำงานแปลก ๆ และฉันคิดว่ามันอาจจะคลาดเคลื่อนไปกับการตอบสนองของตัวกรองแม้ว่าฉันจะไม่ได้คำนวณคณิตศาสตร์ในเรื่องนั้น
ทำเครื่องหมาย

ขอบคุณสำหรับการแก้ไขของคุณที่อธิบายสิ่งนี้ ชื่นชมมาก
โทมัสโอ

ตัวแปลงเจ้าชู้จริงมีความจุพิเศษในมอสเฟตด้านสูงและไดโอดอิสระหากคุณมีพื้นที่ดายขนาดใหญ่ที่ RDS ต่ำบนมอสเฟตและไดโอด Schottky และการเหนี่ยวนำที่ต่ำ กล่าวอีกนัยหนึ่งความถี่เรโซแนนท์ในวงจรของคุณจะต่ำกว่า 60 MHz มากถ้าคุณเรียกใช้เจ้าชู้ใน DCM คุณจะเห็นสิ่งนี้ในรูปแบบของการสั่นแบบหน่วงคุณสามารถใช้สิ่งนี้เพื่อประโยชน์กับสวิตช์หุบเขาที่ยอมรับหรือ S ที่ใหม่กว่า ระบบการสลับ TRAP การกำทอนด้วยตนเองนี้ไม่จำเป็นต้องเป็นสิ่งที่เลวร้าย
ออทิสติก
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.