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2017.12.07 AC/DC

重要检查点:输出瞬态响应和输出电压上升波形

绝缘型反激式转换器的性能评估和检查要点

关于绝缘型反激式转换器的性能评估,除了规格以外,需要确认的“重要检查点”进入重点。本次说明“输出瞬态响应和输出电压上升波形”。

输出瞬态响应

输出电压的重要特性之一有瞬态响应特性。该瞬态指输出电流,也就是负载电流急剧变动,因此正确来说是输出电压负载瞬态响应特性。英语术语有时会直接使用片假名,瞬态响应称为“トランジェントレスポンス(transient response)”。

该特性之所以重要,是因为这是与针对负载电流的输出电压稳定性息息相关的项目,可通过外置电路的部件常量来优化,换言之,通过确认特性可调整为更佳的特性。

瞬态响应的确认,要结合下列条件后观察电压波形,并且使用电流探头,一并确认示波器、负载装置和负载电流的波形。

<确认条件>
・输入电压:最小、最大
・负载电流:最小→最大、最小←最大
・环境:温度条件的上限及下限

负载进行连续开关时,有可能会观察到和左下波形图相似的波形。负载电流急剧减少时,输出电压将瞬间上升,过了某个时间后,再恢复到设定的电压。负载电流急速增加时的情况正好相反,输出电压会先瞬间下降后再恢复原状。观察的要点为
1)输出电压变动后,多少时间才会恢复(回到)稳定状态、
2)输出电压变动后,是否出现振铃、过冲和下冲等波形散乱现象、
这2点。

1)是指变动电压小、稳定状态的恢复时间快这一特性,也可以说是高速瞬态响应,变动很快就结束。2)。则如同波形图中所说明般,最好的情况就是未发生振铃等现象。左下的波形图是良好波形的示例。

acdc_171207_01

如果,瞬态响应特性未符合要求时,将调整反馈环路的相位裕量和增益裕量。具体来说,即是调整右上电路图中相关外置电路的部件常量。反复工作、验证这些部件,一边进行调整,但如果未具有相关经验,就无法预想好如何进行调整。测量定量的相位和增益的状态,确认裕量度再来调整,是最初确实可行的方法。测量时使用FRA(频率响应分析仪),不但便利又可以轻松完成作业。

调整时,由于通常加快响应速度会造成稳定性下降,因此必须一边维持住相位裕量,一边调整出最快的响应速度。提醒一下,负载瞬态造成的输出变动是无法降到零的。

输出电压上升波形

于此同时,输出电压波形的确认,但是观察在输入电源ON时的输出电压的上升特性。方法和测量仪器几乎和测量瞬态响应特性一样,一连串确认多个项目后再来设定,就能够更有效率地进行评估。唯一区别是不必连续开关输出负载电流。

acdc_171207_02

<确认条件>
・输入电压:最小、最大
・负载电流:最小、最大
・环境:温度条件的上限及下限

※确认是否出现振铃、过冲或下冲。

确认要结合上述条件进行。例如,设定在输入电压最小、负载电流最大、温度下限这些条件之下,输入电源ON,确认输出电压的波形。这些一口气确认完成。观察的要点是输出波形是否产生振铃、过冲或下冲等现象。发生此类现象时,不但要花费许多时间调整输出电压直到稳定为止,如果变动过大,连被供电设备都有可能误动作,甚至必须复位才行。

事实上我们可以将其视为输出反应特性之一。这代表着和瞬态响应之间能够保持均衡,可以一连串地进行确认。振铃、过冲或下冲的优化,与瞬态响应相同,要通过调整相位裕量和增益裕量来实现。另外,软启动或负载电容值的关系也会造成上升波形变动,因此必须探讨经由某种方式观察到的波形,是否有受到这两者的影响。

所示波形图就是良好的特性显示。

关键要点:

・输出的负载瞬态响应,要通过调整反馈电路的相位补偿电路来优化。

・输出上升波形的优化也一样。

・这些评估和调整互相关联,属于一连串的作业。

隔离型反激式转换器的 性能评估和重要确认点