Обзор основных паразитных элементов внутри импульсного источника питания

November 28, 2011 by admin Комментировать »

Рассматриваемые паразитные элементы — это непредусмотренные электрические характеристики физических элементов внутри схемы. Они обычно хранят энергию и взаимодействуют с другими элементами, что приводит к возникновению помех и потерь. Идентификация, определение величин и минимизация или устранение их влияния — это непростая задача для проектировщика. Паразитные характеристики усиливаются под влиянием колебаний переменного тока. Внутри типичного импульсного источника питания с высокими уровнями переменного тока имеется два главных узла: коллектор или сток ключа; анод выходного выпрямителя. Ниже основное внимание уделяется именно этим двум узлам.

Основные паразитные элементы в преобразователях

Во всех импульсных источниках питания существуют общие паразитные элементы. Их влияние обычно замечают при просмотре форм волны на главных узлах переменного тока внутри преобразователя. Некоторые из них, такие как внутренние емкости полевого МОП-транзистора, даже описаны в спецификациях физических компонентов. Некоторые паразитные элементы для двух типов распространенных преобразователей представлены на рис. 4.3.

Некоторые паразитные элементы, такие как емкости МОП-транзистора, четко определены, другие же могут быть распределены между различными узлами и объединяться, чтобы облегчить процесс моделирования. Попытки назначить величину этим плохо определенным паразитным элементам очень затруднены и обычно они рассматриваются лишь как эмпирические величины. То есть, когда приходит время перенаправить энергию, выбираются компоненты, которые обеспечивают налучшие результаты.

а)

Рис. 4.3. Основные паразитные элементы в преобразователях: а — понижающий преобразователь: б— обратноходовый преобразователь

б)

Важно размещать паразитные элементы внутри схем в правильных местах, поскольку некоторые электрические ветви активны только в течение определенных периодов работы преобразователя. Например, емкость р-п-переходов выпрямителя имеет значение только тогда, когда выпрямитель является обратно-смещенным, и исчезает, когда на диоды подается прямое напряжение. В табл. 4.1 перечислены некоторые из наиболее легко идентифицируемых паразитных элементов, связанные с ними компоненты и обобщенный диапазон их значений. Некоторые специфические паразитные величины можно получить по спецификациям конкретных компонентов.

Таблица 4.1. Основные источники паразитных характеристик

Источник

Наименование

Типичный диапазон

Полевой МОП- транзистор

Coss

100-800 пФ1)

Ciss

200-3000 пФ1)

Crss

20-400 пФ1)

Внутренний диод

0,2-1,0

Индуктивность вывода

2-10 нГн

Выпрямитель

Индуктивность вывода

2-10 нГн

Емкость р-п-перехода

20-400 пФ2)

Конденсатор

ESR

0,05-10 Ом

ESL

10-100 нГн

Индуктор

Индуктивность рассеяния

1-8% от L (обмотка)

Емкость обмотки

-1,75 1п(Т) пФ

Трансформатор

Индуктивности рассеяния

1-8% от L (обмотка)

Емкости обмоток

-1,75 1п(Т) пФ

Потери в сердечнике

См. Приложение Г

Емкостная связь

1-100 пФ

1) Низковольтные полевые МОП-транзисторы (10 = 1-20 А).

2) Диоды Шотки и с р-п-переходом при номинальном обратном напряжении.

Печатные платы (РСВ) вносят паразитные влияния, распределенные почти повсюду. Многие из этих влияний можно минимизировать, применяя правила хорошей компоновки (см. раздел 3.14). Дорожки, по которым протекают максимальные токи большой силы, восприимчивы к индуктивности и сопротивлению, вносимых любой другой дорожкой печатной платы. Такие дорожки должны быть короткими и широкими. Монтажные площадки платы с высоким уровнем переменного напряжения (например, сток или коллектор ключа или анод выпрямителя) восприимчивы к емкостной связи со смежными дорожками. По этой причине помехи переменного тока влияют на более "тихие" окружающие дорожки. Этого можно избежать, выполнив все слои ниже дорожки переменного тока с тем же сигналом, что и узел переменного тока, путем соединения их через сквозные отверстия в плате. Оставшиеся паразитные эффекты обычно суммируются в смежных паразитных элементах.

Понимание природы паразитных элементов, вносимых каждым компонентом типичного преобразователя, поможет специфицировать магнитные компоненты, разрабатывать печатные платы, проектировать фильтры электромагнитных помех и т.д.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты