Phản ứng nhất thời là gì?

Một bộ chuyển đổi điện lý tưởng cần duy trì điện áp đầu ra ổn định, bất kể tải thay đổi như thế nào. Tuy nhiên, trong các ứng dụng, bước tải đầu ra sẽ ảnh hưởng đến điện áp đầu ra. Ví dụ, lượng thay đổi của điện áp đầu ra được đo cho các tải khác nhau ở trạng thái ổn định là quy định tải. Khi tải thay đổi ở trạng thái quá độ, cần quan tâm đến độ vượt, độ hụt và thời gian phục hồi của điện áp ra. Ba chỉ số này đều dựa vào hệ thống bù của bộ biến đổi. Bài viết này sẽ giới thiệu quá trình xuất hiện của đáp ứng quá độ và các yếu tố ảnh hưởng đến đáp ứng quá độ và quan sát sự thay đổi của điện áp đầu ra trong các điều kiện khác nhau thông qua phép đo dạng sóng thực tế và đưa ra các đề xuất cải tiến.

1. Phản hồi thoáng qua

Khi tải thay đổi tức thì, điện áp đầu ra sẽ tạo ra phản ứng. Nói cách khác, quá trình quay trở lại giá trị đặt sau khi điện áp đầu ra tăng hoặc giảm, được gọi là phản ứng quá độ.

Sau đây là bộ chuyển đổi công suất được sử dụng để phân tích phản ứng quá độ xảy ra như thế nào. Hình 1 là sơ đồ mạch điện của bộ chuyển đổi điện. Và hình 2 cho thấy quá trình khi dòng tải từ nhẹ đến nặng, điện áp đầu ra và dòng điện dẫn phản ứng cùng một lúc. Dưới sự thay đổi của dòng điện, điện dung không thể được coi là tụ điện lý tưởng, vì vậy các phần tử ký sinh phải được xem xét, bao gồm điện trở nối tiếp tương đương (ESR) và điện cảm nối tiếp tương đương (ESL).

Khi bước tải và dòng ra tăng ngay lập tức, bộ chuyển đổi không thể đáp ứng để cung cấp đủ dòng ngay lập tức. Vì vậy, tụ điện đầu ra phóng điện để bù đắp cho việc thiếu dòng điện đầu ra, và ESR và ESL của tụ điện đầu ra sẽ làm cho điện áp trên tụ điện đầu ra giảm xuống. ESR gây ra sụt áp và có tương quan thuận với mức độ thay đổi của tải. ESL làm giảm điện áp trên cả hai mặt của tụ điện đầu ra và tạo ra xung đột. Theo các đặc tính của điện cảm, xung đột do ESL tạo ra có liên quan đến thời gian quá độ tải. Nếu tải tăng càng nhanh thì điện áp tạo ra càng lớn.

Khi bộ khuếch đại lỗi phát hiện sụt áp, hệ thống phản hồi sẽ tăng điện áp của bộ bù và tăng thời gian bật công tắc Q1. Để dòng điện dẫn tăng lên để đáp ứng dòng tải tăng và tụ điện bắt đầu sạc. Điện áp đầu ra có xu hướng ổn định.

Kiểm tra đáp ứng thoáng qua có thể hiểu được độ ổn định của điện áp đầu ra của bộ biến đổi. Các thông số kỹ thuật của bộ chuyển đổi nguồn thường xác định thời gian đáp ứng quá độ và khả năng chịu đựng của điện áp đầu ra. Trong quá trình đo, cần lưu ý rằng thời gian quá độ tải phải ngắn hơn nhiều so với thời gian phục hồi quá độ và khoảng thời gian quá độ tải phải lớn hơn thời gian phục hồi của bộ biến đổi, nếu không vấn đề ổn định không thể hiển thị trên dạng sóng.

Hình dưới đây cho thấy một dạng sóng đáp ứng thoáng qua điển hình. Trong trường hợp này, đầu ra là 12VDC, tải từ 75% đến 100% đến 75%, điện áp thay đổi tối đa là 100mV, tương đương với 0.8% điện áp đầu ra, và thời gian phục hồi là 250ms. Quá trình phục hồi quá độ điện áp là một đường cong trơn, thể hiện đặc tính mạch ổn định.

2. Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng nhất thời

Trong hệ thống điều khiển chung, một số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của phản ứng nhất thời. Trước hết, các thành phần được sử dụng trong toàn bộ vòng lặp, chẳng hạn như khớp nối quang, điốt và máy biến áp, có thời gian trễ. Có nghĩa là khi tải thay đổi, bộ biến đổi sẽ bắt đầu phản ứng sau thời gian trễ tối thiểu. Thời gian trễ tối thiểu này không đại diện cho thời gian đáp ứng nhất thời mà chỉ là một phần nhỏ của nó.

Các yếu tố chính ảnh hưởng đến đáp ứng thoáng qua như mức bù của bộ khuếch đại lỗi bên trong. Bộ khuếch đại lỗi được sử dụng để điều chỉnh PWM (Điều chế độ rộng xung), và PWM điều chỉnh thời gian hoạt động của bóng bán dẫn để đáp ứng với sự thay đổi của điện áp đầu ra. Và băng thông của vòng điều khiển sẽ ảnh hưởng đến tốc độ điều chỉnh. Khi băng thông lớn hơn, quá độ tải có thể điều chỉnh nhanh hơn.

Hai yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng nhất thời trong điều kiện bên ngoài. Một là điện dung đầu ra. Nếu điện dung lớn, sự thiếu hụt hoặc vượt quá của điện áp đầu ra có thể giảm, nhưng thời gian phục hồi sẽ tăng lên. Thứ hai là độ lớn của sự thay đổi và tốc độ thay đổi của dòng tải. Khi dòng tải tăng hoặc giảm chậm, giá trị đỉnh của điện áp đầu ra là nhỏ. Ngoài ra, khi độ lớn của bước tải tăng lên, điện áp đầu ra sẽ tăng hoặc giảm mạnh.

3. Dạng sóng

• Khác nhau về điện dung

Khi bước tải là cố định (50% đến 100% tải), sự thay đổi duy nhất là giá trị điện dung của tụ điện đầu ra. Có thể biết từ ba dạng sóng sau đây mà điện dung càng lớn thì điện áp ra càng ít biến thiên, nhưng thời gian phục hồi sẽ tăng lên.

• Độ lớn khác nhau của bước tải

Khi điện dung đầu ra là cố định (100uF), sự khác biệt duy nhất là độ lớn của sự thay đổi bước tải. Khi bước tải là 25% tải (từ 75% đến 100%), độ sâu của điện áp đầu ra là 50mV và thời gian phục hồi là 200us. Sau đó, hình 8 và 9 cho thấy rằng bước tải tăng lên 50% và 75% tải, nó làm cho điện áp dưới lớn hơn, và thời gian phục hồi cần lâu hơn.

• Tốc độ thay đổi tải khác nhau

Các số liệu sau đây cho thấy tốc độ thay đổi tải khác nhau. Dòng tải tăng hoặc giảm nhanh hơn, điện áp đầu ra thiếu hoặc vượt quá càng lớn. Ngược lại, bước tải chậm hơn dẫn đến sự thay đổi điện áp đầu ra ít hơn.

4. Phương pháp cải tiến

• Thêm tụ điện đầu ra

Để đạt được điện áp đầu ra ổn định, cách dễ nhất là tăng điện dung đầu ra, nhưng ESR và ESL vẫn cần được xem xét. Tụ gốm có ESR thấp và cũng là lựa chọn tốt hơn trong việc giảm quá độ điện áp. Nói chung, các tụ điện gốm đặt gần với đầu tải của ứng dụng thực tế. Ngoài việc giảm quá độ điện áp, nó cũng tránh dao động trong vòng điều khiển của bộ biến đổi. Bên cạnh đó, bạn có thể thêm một tụ điện gần đầu ra của bộ chuyển đổi. Khi có bước tải, tụ hóa sẽ phản ứng nhanh trong giai đoạn ban đầu để mạch hồi tiếp phản hồi nhanh hơn, điều này giúp ích cho các mạch phản hồi phản hồi chậm.

 

• Đề xuất bố cục

Dưới tải động, khoảng cách giữa bộ biến đổi và tải có thể ảnh hưởng đến chất lượng của công suất đầu ra. Và điện trở ký sinh và điện cảm trên đường dẫn sẽ gây ra sụt áp đầu ra và dẫn đến điều hòa tải kém. Vì vậy cần đặt bộ biến đổi và tải càng gần càng tốt. Nói chung, để giảm ảnh hưởng của phản ứng quá độ tải, điện dung đầu ra được tăng lên để giảm phản ứng điện áp đầu ra, và vị trí của tụ điện có hiệu quả nhất trong đường dẫn dòng điện chính.

5. Tóm tắt thông tin

Với xu hướng thị trường, nhiều sản phẩm điện tử có xu hướng yêu cầu nhanh hơn và lớn hơn hiện tại. Trong việc lựa chọn bộ đổi nguồn, những sản phẩm có điện áp đầu ra ổn định được ưa chuộng hơn cả. Kiểm tra phản ứng nhất thời có thể hiểu được độ ổn định của vòng điều khiển, điều chỉnh tải, thời gian phục hồi thoáng qua và tiếng chuông. Sau khi hiểu các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng quá độ, có thể tìm ra phương pháp cải tiến thích hợp nhất để có được bộ biến đổi điện ổn định hơn.

 

 

CTC là nhà cung cấp dịch vụ chuyên nghiệp cho các mô-đun cấp nguồn cao cấp (Bộ chuyển đổi AC sang DC và Bộ chuyển đổi DC sang DC) cho các ứng dụng quan trọng trên toàn thế giới từ 30 năm nay. Năng lực cốt lõi của chúng tôi là thiết kế và cung cấp các sản phẩm với công nghệ hàng đầu, giá cả cạnh tranh, thời gian giao hàng cực kỳ linh hoạt, dịch vụ kỹ thuật toàn cầu và sản xuất chất lượng cao (Sản xuất tại Đài Loan).

CTC là công ty duy nhất được chứng nhận ISO-9001, IATF-16949, ISO22613 (IRIS) và ESD / ANSI-2020. Chúng tôi có thể đảm bảo 100% không chỉ sản phẩm mà còn cả quy trình làm việc và dịch vụ của chúng tôi để phù hợp với hệ thống quản lý chất lượng cho mọi ứng dụng cao cấp ngay từ đầu. Từ thiết kế đến sản xuất và hỗ trợ kỹ thuật, mọi chi tiết nhỏ nhất đều được vận hành theo tiêu chuẩn cao nhất.

Để lại lời nhắn 

Danh sách tin nhắn