在上篇文章中,咱们运用R&S的测验仪器建立出了一套测验体系,运用不同的电感器丈量功率变换器的纹波电流和开关频率,经过试验验证了各种数学算法的可行性。
接下来,咱们继续实操环节,仍是运用R&S的测验设备(示波器、电源、探头号)建立出测验体系,分别对负载和线路的瞬态应力、过流维护应力进行测验,验证挑选饱满电感是不是会让电路呈现任何瞬态不安稳现象。
应力测验试验运用了如下图所示PMLK BOOST板。主要是运用了该电路板的具有峰值电流形式操控的升压调理器这一部分。运用两个体积分别为82立方毫米的大部分饱满电感器(MSS6122-103)和220立方毫米的微饱满电感器(MSS7341-712)。由此可见,饱满电感器比非饱满电感器小得多。
这两个元件的一切特性都经过试验模型表征,包含温度的影响。依据作业温度,咱们得到了一切参数值。然后,运用与前一个试验相似的试验设备测验了该电路板。
在这种状况下,咱们只运用一个电流探头来丈量电感器电流,但或许需求其他电压探头检测输入电压、输出电压和其他信号。在这种状况下,为了了解调理器是否安稳运转,运用示波器的FFT功用,能够更容易地在频域内检测次谐波振动。咱们将运用这两个可视化来显现这个现象。
该安稳性条件已应用于饱满电感器和非饱满电感器。将电感器设置在某一作业点,运用饱满电感器转化功率或许会呈现不安稳运转或周期性二次运转。因而设置阈值,以便看到不安稳现象。
当电压高于12V时,这两个带电感器的转化器都是周期性一次安稳运转。当将安稳性条件设置为12V时,饱满电感器和非饱满电感器都是周期性一次安稳运转。而当将其设置为低于12V时,饱满电感器表现为非周期性一次安稳运转,非饱满电感器表现为周期性一次安稳运转。
为了从试验上证明这一点,进行了仿真和试验测验。仿要运用如下图所示PSIM仿真器。运用C-block模块经过一组C指令能够获得功率电感器的任何非线性方程。功率电感器作为压控电流源,受该模块操控。
下图仿真成果表明,当规划在安稳条件的极限下运用饱满电感器时,在时域中能够看到,电感器电流波形是周期性一次安稳的。在频域中,能够看到在频谱中仅在大约500kHz处呈现了一个尖峰或峰值,这便是调理器的开关频率。
当电压下降到安稳条件极限之外时,有意迫使体系进入不安稳状况,然后呈现不安稳状况,但这并不是真实的不安稳状况。由于缺失输出电压的调理,调理器继续将输出电压调理至希望水平。不同的是,现在的电感电流不再是周期一次安稳,而是周期二次安稳。这意味着咱们有一个占空比较大的周期和一个占空比较小的周期。终究,在频域能够看到发生了次谐波振动,这是一个问题。从电磁搅扰(EMI)的视点看,它发生了更多的电磁搅扰。
经过试验进行相同的测验,得到以下成果。下图所示是周期一次安稳运转的波形。在频谱中半开关频率处,能够看到有一个较小的峰值。这证明了调理器处于周期一次安稳的边际。
当下降电压以超越安稳条件时,得到与仿真成果完全相同的时域波形和频谱,在调理器半开关频率处有较大的峰值。
如下图所示,咱们进一步进行了负载瞬态应力测验。该瞬态条件与最坏状况下的瞬态条件相同。从电感器电流的波形能够看出,当输入电压=12V,在安稳性条件极限内,没有发生次谐波振动。因而,规划考虑了瞬态条件下电感电流过冲的状况。杰出的电源规划是,当挑选元件时有必要考虑一切或许的瞬态和稳态现象且有必要考虑最坏的状况。因而,假如所选饱满电感器在最坏状况下(包含负载瞬态)正确运转,那么就不会呈现不安稳性,也没有意想不到的功能。
咱们相同进行了线路瞬态应力测验,得到如下图所示成果。电感波形红圈所示的点为电感器的最大应力条件。
下图表明的是开关调理器在线路瞬态和负载瞬态条件下运转的状况。能够看到图中没有呈现不安稳现象,也没有发生次谐波振动。
在挑选电感器时,它有必要在过流维护之前继续运转。下图是一个过流测验,绿色表明负载电流减小或添加。在某一点,跳过阈值,能够看到在纹波电流的最大起伏处,调理器从周期一次安稳运转到中止运转过程中没有呈现任何瞬态不安稳现象。
对开关形式电源操控运转的影响的探秘研讨。从数学方法猜测,到操控技能下的验证,最终经过应力测验证明:与非(去)饱满电感器比较,饱满电感器具有缩小尺度、下降分量和开关损耗的长处。毫无疑问,R&S为一切测验试验建立的强壮测验渠道,是完结这些杂乱使命的牢靠保证。