רוב המערכות האלקטרוניות זקוקות להמרה כלשהי בין מתח האספקה ​​למתח המעגל שיש לספק. כאשר הסוללה מאבדת טעינה, המתח יירד. כמה המרות DC-DC יכולות להבטיח שיותר אנרגיה המאוחסנת בסוללה מנוצלת להפעלת המעגל. בנוסף, אם אנו משתמשים בקווי 110 V AC, לא נוכל לספק חשמל ישירות למוליכים למחצה כגון מיקרו-בקרים. מכיוון שכמעט כל מערכת אלקטרונית משתמשת בממירי מתח (הידועים גם כספקי כוח), הם עברו אופטימיזציה לשימושים שונים במהלך השנים. כמובן, יעדי האופטימיזציה הם בדרך כלל גודל הפתרון, יעילות ההמרה, EMI ועלות.

ספק כוח פשוט: LDO

   

אחת מצורות אספקת החשמל הפשוטות ביותר היא וסת LDO (low dropout). LDO הוא ווסת ליניארי בניגוד לווסת מיתוג. הרגולטור הליניארי מציב נגד מתכוונן בין מתח הכניסה למתח המוצא, מה שאומר שלא משנה איך מתח הכניסה משתנה, איזה זרם עומס עובר בציוד, מתח המוצא קבוע. איור 1 מציג את העיקרון הבסיסי של ממיר מתח פשוט זה.

איור 1. ווסת מתח ליניארי ממיר מתח אחד למשנהו.

במשך שנים רבות, ממיר הכוח הטיפוסי מורכב משנאי 50 הרץ או 60 הרץ, המחובר לרשת החשמל ויוצר מתח מוצא לא יציב עם יחס פיתול מסוים, הגבוה בכמה וולטים ממתח אספקת החשמל הנדרש ב. המערכת. לאחר מכן, נעשה שימוש בווסת ליניארי להמרת מתח זה למתח מווסת יציב הנדרש על ידי מוצרים אלקטרוניים. איור 2 מציג את דיאגרמת הבלוק של מושג זה.

2. שנאי קו ואחריו ווסת מתח ליניארי.

הבעיה עם ההגדרה הבסיסית באיור 2 היא שהשנאי 50 הרץ/60 הרץ הוא יחסית מגושם ויקר. בנוסף, גם הווסת הליניארי פולט חום רב, כך שהיעילות הכוללת של המערכת נמוכה, וקשה לסלק את החום הנוצר בגלל ההספק הגבוה של המערכת.

מיתוג אספקת חשמל עוזר
   

כדי למנוע את החסרונות של ספק הכוח המוצג באיור. 2, הומצא ספק הכוח במצב מיתוג. הם אינם תלויים במתח AC של 50 הרץ או 60 הרץ, אך משתמשים במתח DC, לפעמים מתקנים מתח AC, יוצרים מתח AC בתדר גבוה יותר לשימוש בשנאי קטן יותר, או משתמשים במסנן LC לתיקון מתח כדי ליצור מתח מוצא DC במערכת לא מבודדת . היתרון הוא שהפתרון קטן במידותיו ובעלות נמוכה יחסית. מתח ה-AC שנוצר אינו חייב להיות צורת גל מתח סינוסואיד. צורת הגל הפשוטה של ​​אות PWM יכולה לעבוד היטב, וניתן להפיק אותה בקלות באמצעות מחולל ומתג PWM.

עד שנת 2000, טרנזיסטורים דו-קוטביים היו בשימוש נפוץ במתגים. יש להם ביצועים טובים, אבל מהירות המעבר נמוכה יחסית. היעילות אינה גבוהה, ותדר המיתוג מוגבל ל-50 קילו-הרץ או 100 קילו-הרץ. כיום אנו משתמשים ב-MOSFET מיתוג במקום בטרנזיסטור דו קוטבי, ומהירות המיתוג מהירה בהרבה. מצד שני, אובדן המיתוג נמוך יותר, ותדר המיתוג גבוה עד 5 מגה-הרץ. תדר מיתוג כה גבוה מאפשר לשלב הכוח להשתמש בהשראות ובקיבול קטנים מאוד.

החלפת רגולטורים מביאה יתרונות רבים. הם בדרך כלל מספקים המרת מתח ביעילות גבוהה, מאפשרים עלייה והורדה, ומספקים עיצוב קומפקטי יחסית ובעלות נמוכה. החיסרון הוא שתהליך התכנון והאופטימיזציה מסובך, וגם המרת המיתוג ותדירות המיתוג ייצרו EMI. וסת אספקת חשמל במצב מיתוג ו-LTpowerCAD® ו-LTspice® הזמינות של כלים לתכנון ספק כוח פשטה מאוד את תהליך התכנון הקשה הזה. עם כלים אלה, תהליך תכנון המעגלים של אספקת חשמל במצב מיתוג יכול להיות חצי אוטומטי.

בידוד באספקת החשמל

   

כאשר מתכננים ספק כוח, השאלה הראשונה שיש לענות עליה היא האם נדרש בידוד חשמלי. בידוד חשמלי משמש ממספר סיבות. זה יכול לשפר את בטיחות המעגל, לאפשר למערכת הצפה לפעול ולמנוע את התפשטות זרם ההארקה הרועש דרך מכשירים אלקטרוניים שונים במעגל. שתי טופולוגיות בידוד נפוצות הן ממיר flyback וממיר קדימה. עם זאת, עבור הספק גבוה יותר, נעשה שימוש בטופולוגיות בידוד אחרות כגון push-pull, חצי גשר וגשר מלא.

אם אין צורך בבידוד חשמלי, ברוב המקרים תעשה שימוש בטופולוגיה לא מבודדת. טופולוגיה תמיד דורשת שנאי, וציוד מסוג זה הוא לעתים קרובות יקר ומגושם, וציוד מדף שעומד בדרישות המדויקות של אספקת חשמל מותאמת בדרך כלל קשה להשיג.

הטופולוגיות הנפוצות ביותר כאשר בידוד אינו נדרש

   

הטופולוגיה הנפוצה של מצב מיתוג לא מבודד של אספקת החשמל היא ממיר buck, הידוע גם בשם buck converter, המקבל מתח כניסה חיובי ויוצר מתח מוצא נמוך ממתח הכניסה. זוהי אחת משלושת הטופולוגיות הבסיסיות של אספקת החשמל של מצבי מיתוג, והיא זקוקה רק לשני מתגים, משרן אחד ושני קבלים. איור 3 מציג את העיקרון הבסיסי של טופולוגיה זו. המתג הגבוה שולח זרם דופק ממסוף הכניסה, ומייצר מתח מצב מיתוג, המתחלף בין מתח הכניסה למתח ההארקה. מסנן LC משיג את מתח הפולס בצומת המתג ומייצר מתח מוצא DC. על פי יחס החובה של אות PWM של המתג הגבוה, נוצרות רמות שונות של מתחי מוצא DC. ממיר DC-DC באק זה בעל יעילות גבוהה, קל יחסית לבנייה ודורש מעט רכיבים.

איור 3. קונספט של ממיר באק פשוט.

ממיר הבאק פולט זרם דופק בכניסה, בעוד ליציאה יש זרם רציף מהמשרן. זו הסיבה שהרעש של ממיר הבאק חזק מאוד בכניסה, אבל לא כל כך חזק במוצא. חשוב לדעת זאת בעת תכנון מערכת רעש נמוכה.

מלבד טופולוגיית ה-buck, הטופולוגיה הבסיסית השנייה היא טופולוגיית ה-boost. טופולוגיית ה-Boost משתמשת באותם חמשת רכיבי הספק בסיסיים כמו טופולוגיית ה-buck, אך לאחר סידור מחדש, המשרן ממוקם בכניסה ומתג הצד הגבוה ממוקם במוצא. טופולוגיית הגברה משמשת להגברת מתח הכניסה למתח פלט גבוה ממתח הכניסה.

איור 4. קונספט של ממיר בוסט פשוט.

בבחירת ממיר דחיפה, חשוב לשים לב כי זרם המיתוג המרבי המרבי מצוין תמיד בגיליון הנתונים של ממיר החיזוק, במקום זרם המוצא המרבי. בממיר buck, זרם המיתוג המרבי קשור ישירות לזרם המוצא המרבי שניתן להשיג, ואין לו שום קשר ליחס המתח בין מתח הכניסה למתח המוצא. בווסת הגברת, יחס המתח משפיע ישירות על זרם המוצא המרבי האפשרי בהתבסס על זרם המיתוג המרבי הקבוע. בעת בחירת ה-IC הרגולטור המתאים, עליך לדעת לא רק את זרם המוצא הנדרש, אלא גם את מתחי הכניסה והמוצא שתוכננו בפיתוח.

הרעש של ממיר הבוסט בכניסה נמוך מאוד, מכיוון שההשראות התואמת את חיבור הכניסה יכולה למנוע מהזרם להשתנות במהירות. עם זאת, בקצה הפלט, הרעש של טופולוגיה זו הוא גדול מאוד. אנו רואים רק את זרם הדופק זורם דרך המתג החיצוני, ולכן אנו שמים לב יותר לאדוות המוצא מאשר לטופולוגיית ה-buck.

הטופולוגיה הבסיסית השלישית היא ממיר buck-boost המתהפך, המורכב מחמישה רכיבים בסיסיים בלבד. ממיר זה לוקח מתח כניסה חיובי וממיר אותו למתח מוצא שלילי, ומכאן שמו. בנוסף, מתח הכניסה עשוי להיות גבוה או נמוך מהערך המוחלט של מתח המוצא ההפוך. לדוגמה, מתח המוצא--12 וולט עשוי להיווצר מ-5 וולט או 24 וולט בכניסה. זה עשוי לקרות ללא כל שינוי מעגל מיוחד. איור 5 מציג את תפיסת המעגל של ממיר ה-buck-boost המתהפך.

איור 5. קונספט של ממיר buck-boost מתהפך פשוט.

בטופולוגיה הפוכה של buck-boost, המשרן מקורקע מצומת המיתוג. ישנם זרמי פולסים בכניסה וביציאה של הממיר, כך שהרעש בכניסה וביציאה של טופולוגיה זו הוא גבוה. ביישומי רעש נמוך, מאפיין זה מפוצה על ידי הוספת סינון קלט ופלט נוסף.

היבט יתרון של טופולוגיית ה-buck-boost ההפוכה הוא שניתן להשתמש בכל IC של וסת מיתוג buck בממיר זה. כל עוד מתח המוצא של מעגל הבאק מחובר להארקת המערכת. הארקה של מעגל ההורדה של IC יהפוך למתח השלילי המותאם. תכונה זו הופכת את הבחירה של מיתוג ווסת IC לשוק רחב.

טופולוגיה מיוחדת

 

מלבד שלוש הטופולוגיות הבסיסיות של מצבי מיתוג לא מבודדים של אספקת חשמל שנדונו קודם לכן, קיימות טופולוגיות רבות זמינות. עם זאת, כולם דורשים רכיבי כוח נוספים. זה בדרך כלל מגדיל את העלות ומפחית את יעילות המרת החשמל. למרות שיש כמה חריגים, הוספת רכיבים נוספים בנתיב אספקת החשמל מגדילה בדרך כלל את ההפסד. כמה טופולוגיות נפוצות כוללות SEPIC, Zeta, UK ו-4-switch buck-boost. לכולם יש פונקציות שאין לשלושת הטופולוגיות הבסיסיות. להלן רשימה של תכונות חשובות של כל טופולוגיה:

   

01

SEPIC: SEPIC יכול ליצור מתח מוצא חיובי ממתח כניסה חיובי גבוה או נמוך ממתח המוצא. ניתן להשתמש ב-IC של ווסת Boost לתכנון ספק כוח SEPIC. החיסרון של טופולוגיה זו הוא שהיא דורשת משרן שני או משרן צימוד וקבל SEPIC.

   

02

Zeta: ממיר Zeta זה דומה ל-SEPIC, אך יכול ליצור מתח מוצא חיובי או שלילי. יתר על כן, אין לו נקודת אפס חצי מישור ימין (RHPZ), ובכך מפשט את לולאת הוויסות. ניתן להשתמש ב-IC של ממיר ה-buck בטופולוגיה זו.

   

03

בריטניה: ממיר בריטניה יכול להמיר מתח כניסה חיובי למתח מוצא שלילי. הוא משתמש בשני משרנים, אחד בכניסה ואחד ביציאה, כך שהרעש בכניסה וביציאה נמוך מאוד. החיסרון הוא שאין הרבה IC של המרת הספק של מצבי מיתוג שתומכים בטופולוגיה זו, מכיוון שלולאת הוויסות צריכה פיני משוב של מתח שלילי.

   

04

 4Switching buck-boost: סוג זה של ממיר הפך פופולרי מאוד בשנים האחרונות. הוא מספק מתח מוצא חיובי ממתח כניסה חיובי. מתח הכניסה עשוי להיות גבוה או נמוך ממתח המוצא המוסדר. לממיר זה יש יעילות המרת הספק גבוהה יותר והוא זקוק רק למשרן אחד, כך שהוא מחליף הרבה עיצובים SEPIC.טופולוגיית בידוד נפוצה

   

בנוסף לטופולוגיה הלא מבודדת, יישומים מסוימים דורשים ממירי חשמל מבודדים חשמלית. הסיבה עשויה להיות שמסיבות בטיחות יש צורך בהארקה צפה במערכות גדולות עם מעגלים שונים המחוברים זה לזה, או שיש צורך למנוע לולאת זרם הארקה ביישומים רגישים לרעש. טופולוגיות ממירים מבודדים נפוצות הן ממיר flyback וממיר קדימה.

ממירי Flyback משמשים בדרך כלל לרמות הספק של עד 60 W. מצב העבודה של המעגל הוא שהאנרגיה החשמלית מאוחסנת בשנאי במהלך זמן ההולכה. בעת ניתוק, האנרגיה החשמלית משתחררת לצד המשני של הממיר כדי לספק כוח לפלט. ממיר זה קל לבנייה, אך דורש שנאי גדול יחסית כדי לאגור את כל האנרגיה החשמלית הנדרשת לפעולה רגילה. מצד אחד, טופולוגיה זו מוגבלת לרמת הספק נמוכה יותר. איור 6 מציג את ממיר ה-flyback בחלק העליון ואת הממיר קדימה בחלק התחתון.

6. ממיר Flyback (למעלה) וממיר קדימה (למטה).

מלבד ממיר flyback, ממיר קדימה הוא גם מאוד פופולרי. הוא משתמש בשנאי בצורה שונה מממיר flyback. במהלך זמן ההולכה, למרות שהזרם זורם דרך הפיתול הראשוני, הזרם זורם גם דרך הפיתול המשנית. אין לאחסן אנרגיה חשמלית בסליל השנאי. לאחר כל מחזור מיתוג, עלינו לוודא שכל המגנטיזציה של הסליל תשתחרר לאפס, כך שהשנאי לא יהיה רווי לאחר מספר מחזורי מיתוג. ניתן להשתמש במספר טכנולוגיות שונות כדי לשחרר אנרגיה חשמלית מהסליל. דרך נפוצה היא להשתמש במהדק פעיל עם מתגים וקבלים נוספים קטנים.

איור 7 מציג את הדיאגרמה הסכמטית של סביבת הדמיית LTspice עם עיצוב מהדק פעיל קדימה באמצעות ADP1074. בממיר קדימה, קיימת השראות נוספת בנתיב הפלט שאינה מצויה בממיר ה-Flyback, כפי שמוצג באיור 6. למרות שלרכיב הנוסף הזה יש את השפעת השטח והעלות הקשורים, הוא עוזר לייצר מתח פלט רעש נמוך יותר בהשוואה לממיר ה-Flyback. בנוסף, באותה רמת הספק כמו ממיר ה-Flyback, גודל השנאי הנדרש על ידי הממיר קדימה עשוי להיות קטן בהרבה.

איור 7. מעגל מהדק פעיל קדימה באמצעות ADP1074 ליצירת מתח מוצא מבודד, כפי שמוצג בסימולציה ב-LTspice.

טופולוגיית בידוד מתקדמת

   

מלבד טופולוגיה של טיסה חזרה וקדמית, ישנם מושגים רבים של ממירי בידוד חשמלי המבוססים על שנאים שונים. הרשימה הבאה מספקת כמה הסברים בסיסיים על ממירים נפוצים:

• Push-pull: טופולוגיית ה-push-pull דומה לטופולוגיית הממיר קדימה. עם זאת, טופולוגיה זו דורשת שני מתגים פעילים בצד נמוך במקום מתג אחד בצד נמוך. נדרש גם שנאי ראשי עם ברז מרכזי. בהשוואה לממיר קדימה, לממיר דחיפה יש את היתרונות של רעש נמוך יותר ושנאי קטן יותר. ההיסטרזיס של עקומת BH של השנאי משמש בשני רביעים במקום אחד.
  

• חצי גשר/גשר מלא: שתי הטופולוגיות הללו משמשות בדרך כלל לתכנוני הספק גבוה יותר, החל מכמה מאות וואט ועד כמה קילוואט. מלבד מתגים צד נמוך, הם זקוקים גם למתגים צד גבוה, אך הם יכולים להשיג העברת כוח גבוה באמצעות שנאים קטנים יחסית.
  

• ZVS: מונח זה מוזכר בדרך כלל כאשר דנים בממירים מבודדים בעלי הספק גבוה. זה קיצור של Zero Voltage Switching. מונח נוסף לסוג זה של ממיר הוא ממיר LLC (Inductance-Inductance-Capacitance). מטרת הארכיטקטורות הללו היא להשיג המרה יעילה. הם יפיקו מעגלים תהודה ויחליפו את מתג ההפעלה כאשר המתח או הזרם במתג מתקרבים לאפס. בדרך זו, אובדן המיתוג ממוזער. עם זאת, עיצוב מסוג זה קשה למימוש, ותדירות המיתוג אינה קבועה, ולפעמים גורמת לבעיות EMI.

  
  

ממיר קבלים מוחלפים

   

מלבד הרגולטורים ליניאריים וספקי כוח מודפסים, ישנה קבוצה שלישית של ממירי הספק: ממירי קבלים מודפסים. ידוע גם בשם משאבת טעינה. הם משתמשים במתגים ובקבלים כדי להכפיל או להפוך מתחים. יתרון גדול הוא שהוא לא צריך שום השראות. סוג זה של ממיר משמש בדרך כלל לרמות הספק נמוכות מתחת ל-5 W. עם זאת, ההתקדמות המשמעותית האחרונה מאפשרת ממירי קבלים ממותגים חזקים יותר. איור 8 מציג את LTC7820 עם יעילות של 98.5% ועיצוב של 120 וולט, הממיר 48 וולט ל-24 וולט.

איור 8. LTC7820 Fixed Ratio High Power Charge משאבת DC-DC בקר.

ספק כוח דיגיטלי

   

ניתן ליישם את כל ספקי הכוח הנידונים במאמר זה כספקי כוח אנלוגיים או דיגיטליים. מה זה בעצם ספק כוח דיגיטלי? ספק הכוח חייב לעבור תמיד דרך רמות הכוח האנלוגיות של מתגים, משרנים, שנאים וקבלים. היבטים דיגיטליים מוצגים על ידי שני אבני בניין דיגיטליות:

• הראשון הוא הממשק הדיגיטלי, שדרכו המערכת האלקטרונית יכולה לתקשר עם ספק הכוח. ניתן להגדיר פרמטרים שונים באופן מיידי כדי לייעל את אספקת החשמל לתנאי עבודה שונים. בנוסף, ספק הכוח יכול גם לתקשר עם המעבד הראשי ולגרום לאזהרה או סימן תקלה. לדוגמה, המערכת יכולה לפקח בקלות על זרם העומס, לחרוג מהסף שנקבע מראש או שטמפרטורת הסוללה גבוהה מדי.
  

• מודול הבנייה הדיגיטלי השני משתמש בלולאה דיגיטלית במקום בלולאת ויסות אנלוגית. זה עובד היטב, אבל עבור רוב היישומים, עדיף לאמץ לולאת משוב אנלוגית סטנדרטית שיש לה השפעה דיגיטלית מסוימת על כמה פרמטרים, כגון התאמת הגבר של מגבר השגיאה באופן מיידי או הגדרה דינמית של פרמטרי פיצוי הלולאה כדי לממש יציבות אך מהירה. לולאת משוב.

דוגמה למכשיר עם לולאת שליטה דיגיטלית בלבד היא ADP1046A של ADI. דוגמה לווסת ממשק דיגיטלי המותאם על ידי השפעה דיגיטלית ועם לולאת בקרה אנלוגית היא LTC3883.

שיקולי EMI

   

הפרעות אלקטרומגנטיות (EMI) תמיד היו בעיה שיש לשים לב אליה בעת תכנון אספקת חשמל במצב מיתוג. הסיבה היא שספק הכוח של מצב המיתוג יחליף זרם גבוה תוך זמן קצר. ככל שמהירות המעבר מהירה יותר, כך היעילות הכוללת של המערכת טובה יותר. מהירות מיתוג מהירה יותר יכולה להפחית את זמן ההפעלה החלקית של המתג. במהלך חלק זה של ה-on time, רוב הפסדי המיתוג יתרחשו. איור 9 מציג את צורת הגל של ספק הכוח של מצב המיתוג בצומת המיתוג. קח כדוגמה את הרגולטור. מתח גבוה מוגדר על ידי הזרם דרך מתג הצד הגבוה, בעוד שמתח נמוך מוגדר על ידי זרם לא זורם דרך המתג הגבוה.

איור 9. מהירות מיתוג ותדירות מיתוג של ספק כוח מצב מיתוג.

כפי שניתן לראות באיור. 9, הרעש שנוצר על ידי ספק הכוח של מצב המיתוג מגיע לא רק מתדר המיתוג המותאם, אלא גם ממהירות המיתוג שהיא הרבה יותר גבוהה מהתדר. למרות שתדר המיתוג נע בדרך כלל בין 500 קילו-הרץ ל-3 מגה-הרץ, זמן המיתוג עשוי להיות באורך של מספר ננו-שניות. בזמן מיתוג של 1 ns, התדר המקביל בספקטרום יהיה 1 GHz. לפחות שני התדרים הללו ייחשבו כהפרעת קרינה אלקטרומגנטית וקרינה מוליכה. תנודת לולאת הוויסות או האינטראקציה בין ספק הכוח למסנן עשויים להביא גם תדרים אחרים.

ישנן שתי סיבות להפחתת EMI. הסיבה הראשונה היא להגן על הפונקציה של מערכת אלקטרונית המופעלת על ידי ספק כוח ספציפי. לדוגמה, ה-ADC של 16 סיביות המשמש בנתיב האותות של המערכת לא אמור לקלוט את רעשי המיתוג מאספקת החשמל; הסיבה השנייה היא לעמוד בכמה תקנות EMI שנוסחו על ידי ממשלות בכל העולם כדי להגן על הפונקציות האמינות של מערכות אלקטרוניות שונות בו זמנית.

ישנן שתי צורות של EMI, EMI מוקרן ו-EMI מנוהל. הדרך היעילה להפחית את ה-EMI המוקרן היא לייעל את פריסת ה-PCB, ולאמץ טכנולוגיות כמו Silent Switcher® של ADI. טכנולוגיה כזו. כמובן, יעיל גם להכניס את המעגל לקופסת מתכת מסוככת. עם זאת, ייתכן שזה לא מעשי, וברוב המקרים זה יקר.

EMI שנערך בדרך כלל מוחלש על ידי סינון נוסף. לאחר מכן, יידונו סינון נוסף להפחתת קרינה מוליך.

מסנן גלים

   

מסנן RC הוא מסנן בסיסי במעבר נמוך. עם זאת, בתכנון ספק הכוח, כל מסנן הוא מסנן LC. בדרך כלל, זה מספיק להוסיף כמה משרנים בסדרה, כי זה יהווה מסנן LC או CLC יחד עם קיבול הקלט או הפלט של ספק הכוח של מצב המיתוג. לפעמים רק קבלים משמשים כמסננים, אך בהתחשב בהשראות הטפיליות של קווי מתח או עקבות, אנו משלבים קבלים ליצירת מסנן LC. המשרן l עשוי להיות משרן עם סליל או חרוז פריט. מטרתו של מסנן LC היא למעשה אפקט מעביר נמוך, המאפשר מעבר כוח DC ומחליש הפרעות בתדר גבוה במידה רבה. למסנן LC יש קוטב כפול, כך שהוא יכול להשיג הנחתה בתדר גבוה של 40 dB/אוקטבה. המסנן יכול להשיג ירידת תדר חדה יחסית. עיצוב מסננים אינו קל; עם זאת, מכיוון שרכיבים טפיליים של המעגל (כגון השראות עקבות) ייצרו אפקטים, המודל של המסנן צריך גם לדגלם את ההשפעות הטפיליות העיקריות. זה הופך את המסנן האנלוגי לזמן רב למדי. מעצבים רבים בעלי ניסיון בעיצוב מסננים יודעים אילו מסננים עובדים היטב, ועשויים לבצע אופטימיזציה של מסנן באופן איטרטיבי כדי לקבל עיצוב חדש.

בעת תכנון כל המסננים, יש צורך לשקול לא רק את התנהגות האות הקטן, כגון פונקציית ההעברה של המסנן בתרשים פורטר, אלא גם את אפקט האות הגדול. בכל מסנן LC, ספק הכוח יעבור דרך המשרן. אם אין צורך יותר באספקת החשמל במוצא, האנרגיה החשמלית המאוחסנת במשרן צריכה להשתחרר איפשהו עקב חולף עומס פתאומי. זה יטען את הקבל של המסנן. אם המסנן אינו מתוכנן למקרה הגרוע ביותר, האנרגיה החשמלית המאוחסנת עלולה לגרום לחריגה במתח, מה שעלול לפגוע במעגל.

לבסוף, למסנן יש עכבה מסוימת. עכבה זו מקיימת אינטראקציה עם העכבה של ממיר הכוח המחובר למסנן. אינטראקציה זו עלולה להוביל לאי יציבות ולתנודה. כלי סימולציה של מכשירים אנלוגיים כגון LTspice ו-LTpowerCAD מועילים לענות על כל השאלות הללו ולעצב מסננים מצוינים. איור 10 מציג את ממשק המשתמש הגרפי של מעצבי מסננים בסביבת עיצוב LTpowerCAD. השימוש בכלי זה לעיצוב מסננים הוא פשוט מאוד.

איור 10. עיצוב מסנן קלט של ווסת buck באמצעות LTpowerCAD.

מחליפים שקטים

   

קשה לעצור הפרעות אלקטרומגנטיות. נדרש מגן מיוחד העשוי מחומר מתכת מסוים. העלות של לעשות זאת היא גבוהה מאוד. במשך זמן רב, מהנדסים חיפשו דרכים להפחית הפרעות קרינה אלקטרומגנטיות הנגרמות על ידי מיתוג אספקת חשמל. לפני מספר שנים, טכנולוגיית Silent Switcher עשתה פריצת דרך גדולה. על ידי הפחתת השראות הטפילית במעגל התרמי של ספק הכוח של מצב המיתוג, וחלוקת המעגל התרמי לשני מעגלים, המסודרים בצורה מאוד סימטרית, הפרעות הקרינה האלקטרומגנטית לרוב מבטלות זו את זו. כיום, מכשירי Silent Switcher רבים מספקים הפרעת קרינה אלקטרומגנטית נמוכה בהרבה ממוצרים מסורתיים. הפחתת הפרעת קרינה אלקטרומגנטית יכולה לשפר את מהירות המיתוג ללא EMI רציני. הגדלת מהירות המיתוג יכולה להפחית את אובדן המיתוג, ובכך להגדיל את תדירות המיתוג. דוגמה לחידוש זה הוא LTC3310S, בעל תדר מיתוג של 5 מגה-הרץ ומשתמש ברכיבים חיצוניים בעלות נמוכה כדי להשיג עיצוב קומפקטי מאוד.

ניהול כוח הוא הכרחי, אבל זה גם יכול להיות כיף.

  

במאמר זה, אנו דנים בהיבטים רבים של תכנון ספק כוח, כולל טופולוגיות שונות של ספקי כוח והיתרונות והחסרונות שלהם. מידע זה הוא בסיסי מאוד עבור מהנדסי כוח, אך עבור מומחים ולא מקצועיים, כדאי להשתמש בכלי תוכנה כגון LTpowerCAD ו-LTspice בתהליך התכנון. בעזרת כלים אלו, ניתן לעצב ולייעל את ממיר החשמל תוך זמן קצר.

כתב ויתור: מאמר זה משוכפל מ"ברית מו"פ כוח". מאמר זה מייצג רק את דעותיו האישיות של המחבר, ואינו מייצג את דעותיהם של Sacco Micro והתעשייה. זה מיועד רק להדפסה מחדש ולשיתוף כדי לתמוך בהגנה על זכויות קניין רוחני. אנא ציינו את המקור והמחבר המקורי בעת ההדפסה מחדש. אם יש הפרה כלשהי, אנא צור איתנו קשר כדי למחוק אותה.

טל' חברה: +86-0755-83044319
פקס/פקס:+86-0755-83975897
דוא"ל: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 מנהל לי
QQ: 332496225 מנהל Qiu
כתובת: חדר 809, בלוק C, בניין Zhantao Technology, מס' 1079 Minzhi Avenue, Longhua New District, שנזן