Què cal tenir en compte pel que fa a la freqüència de commutació

Les fonts d’alimentació en mode de commutació canvien amb una freqüència fixa, ajustable o sincronitzada amb un rellotge extern. El valor de la freqüència de commutació determina la mida física i, en conseqüència, el cost dels condensadors i inductors d’un subministrament. Hi ha una tendència cap a freqüències de commutació més altes per permetre el disseny de circuits compactes i de baix cost. Els oscil·ladors integrats als circuits reguladors de commutació s’especifiquen normalment per a rangs de freqüència molt amplis a les seves fitxes de dades. Per exemple, el monolític ADP2386 Buck IC IC té una garantia del ± 10% de la freqüència de commutació configurada. Altres circuits reguladors de commutació comuns s’especifiquen per a un ± 20% o fins i tot més. Un ADP2386 configurat amb un RT a una freqüència de commutació de 600 kHz pot canviar a 540 kHz i a 660 kHz en casos extrems, donada la variació del component del ± 10% en la freqüència de commutació de l'ADP2386. Figura 1. Un convertidor buck ADP2386 amb la seva freqüència de commutació configurada amb resistència RT. Aquesta possible variació de la freqüència de commutació del 20% en total s’ha de tenir en compte a l’hora de dissenyar un circuit perquè els corrents de pic a través de l’inductor difereixen en funció de la freqüència de commutació real. Com a conseqüència, la ondulació del corrent de l’inductor té un efecte directe sobre la ondulació del voltatge de sortida. La figura 2 mostra l’efecte de la freqüència de commutació sobre la ondulació del corrent de l’inductor. La freqüència de commutació nominal de 600 kHz es mostra en blau. La freqüència de commutació mínima (540 kHz) es mostra en violeta i la màxima (660 kHz) en verd. Amb un paràmetre nominal de 600 kHz, veiem una ondulació de corrent de pic a pic d’1.27 A quan el regulador canvia a 540 kHz. No obstant això, amb la mateixa configuració de freqüència de 600 kHz, un regulador de commutació també pot canviar a 660 kHz, que correspon a una ondulació de corrent d’1.05 A. commutació de freqüència de component a component en un circuit. Això és sobre tot el rang de temperatures permesos. Figura 2. Ondulació del corrent de la bobina pic a pic influenciada per la variació de freqüència de commutació. L'establiment del límit actual d'un regulador de commutació s'ha de coordinar amb aquest efecte. Els corrents màxims han de ser prou baixos per garantir que la protecció de sobrecorrent existent no s’activi durant el funcionament normal. Tingueu en compte que en aquest exemple no es van tenir en compte totes les altres variacions que també es podrien produir, com ara les variacions dels valors de l'inductor i del condensador. Per a la ondulació de tensió de sortida, el canvi corresponent en la ondulació de corrent produeix els valors que es mostren a la figura 3. El circuit està dissenyat de manera que es produeix una ondulació de tensió de 4.41 mV a una freqüència de commutació de 600 kHz. Per a una freqüència de commutació de 540 kHz, la ondulació del voltatge és de 5.45 mV; a 660 kHz, es pot veure una ondulació de tensió de 3.66 mV. Figura 3. Canvis en l'ondulació de la tensió de sortida a causa de la variació de la freqüència de commutació en un IC regulador de mode de commutació. Als efectes d’aquest exemple, l’única variació de component considerada és la de canviar la freqüència sobre l’interval de temperatura permès. A la pràctica, hi ha moltes altres variables, com ara variacions en els valors reals de l’inductor i dels condensadors. Aquests també es veuen afectats per la temperatura de funcionament. Tanmateix, també es pot suposar que, en la majoria dels casos, la variació real de la freqüència de commutació no arribarà als valors límit de ±10%. Normalment, el comportament apareixerà al voltant del valor típic al centre de l'interval especificat. Per a una consideració sistemàtica de totes les variables dinàmiques d'una font d'alimentació, una anàlisi de Monte Carlo proporciona respostes. Aquí, les variacions de diferents components i paràmetres variables es ponderen segons les seves probabilitats d’ocurrència i s’uneixen entre si. Les anàlisis de Monte Carlo es poden realitzar amb el programari de simulació LTspice® de lliure disposició d’Analog Devices. Per obtenir més informació sobre com variar paràmetres en una simulació de LTspice, consulteu l'article, "Anàlisi de circuits del pitjor cas amb execucions mínimes de simulació" de Gabino Alonso i Joseph Spencer.

Deixa un missatge 

Llista de missatges