วิธีแก้ปัญหาเสียงดังสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย
ปิดเครื่อง ขนาดเล็ก ต้นทุนต่ำ และประสิทธิภาพสูงทำให้คุ้มค่า
อย่างไรก็ตาม ข้อเสียเปรียบที่ใหญ่ที่สุดคือสัญญาณรบกวนเอาต์พุตสูงเนื่องจากมีการสวิตชิ่งทรานเซียนท์สูง ข้อบกพร่องนี้ทำให้ไม่สามารถใช้งานในวงจรอะนาล็อกประสิทธิภาพสูงที่ขับเคลื่อนโดยตัวควบคุมเชิงเส้นเป็นหลัก
อย่างไรก็ตาม ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าในการใช้งานจำนวนมาก สวิตชิ่งคอนเวอร์เตอร์ที่ผ่านการกรองอย่างถูกต้องสามารถแทนที่ตัวควบคุมเชิงเส้นเพื่อสร้างแหล่งจ่ายไฟที่มีสัญญาณรบกวนต่ำ
ดังนั้นจึงจำเป็นต้องออกแบบตัวกรองหลายขั้นตอนที่ปรับให้เหมาะสมและลดความชื้นเพื่อกำจัดสัญญาณรบกวนเอาต์พุตของตัวแปลงกำลังไฟฟ้าสวิตชิ่ง
วงจรตัวอย่างในบทความนี้จะใช้ตัวแปลงบูสต์ แต่ผลลัพธ์สามารถนำไปใช้กับตัวแปลง DC-DC ได้โดยตรง รูปที่ 1 แสดงรูปคลื่นพื้นฐานของบูสต์คอนเวอร์เตอร์ในโหมดกระแสคงที่ (CCM)
รูปที่ 1 รูปคลื่นแรงดันและกระแสพื้นฐานของ Boost Converter
ตัวกรองเอาต์พุตมีความสำคัญสำหรับโทโพโลยีบูสต์ หรือโทโพโลยีอื่นๆ ที่มีโหมดกระแสไม่ต่อเนื่อง เนื่องจากกระแสเพิ่มขึ้นและลดลงอย่างรวดเร็วในสวิตช์ B ซึ่งส่งผลให้เกิดการเหนี่ยวนำปรสิตในสวิตช์กระตุ้น เค้าโครง และตัวเก็บประจุเอาต์พุต ผลลัพธ์คือในการใช้งานจริง รูปคลื่นเอาท์พุตจะดูเหมือนรูปที่ 2 มากกว่ารูปที่ 1 แม้ว่าจะมีการจัดวางที่ดีและตัวเก็บประจุเอาท์พุตเซรามิกก็ตาม
2. รูปคลื่นที่วัดโดยทั่วไปของบูสต์คอนเวอร์เตอร์ใน DCM
ระลอกการสลับ (ความถี่การสลับ) เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของประจุตัวเก็บประจุมีขนาดเล็กมากเมื่อเทียบกับเสียงเรียกเข้าของสวิตช์เอาท์พุตที่ไม่ได้ลดการสั่นสะเทือน ซึ่งต่อไปนี้จะเรียกว่าสัญญาณรบกวนเอาท์พุต โดยทั่วไปแล้ว สัญญาณรบกวนเอาท์พุตนี้จะอยู่ในช่วงตั้งแต่ 10 MHz ถึงมากกว่า 100 MHz ซึ่งเกินกว่าความถี่ที่สะท้อนในตัวเองของตัวเก็บประจุเอาท์พุตเซรามิกส่วนใหญ่ ดังนั้นการเพิ่มความจุพิเศษจึงไม่ช่วยลดทอนสัญญาณรบกวนได้มากนัก
นอกจากนี้ยังมีตัวกรองหลายประเภทที่เหมาะสำหรับการกรองเอาต์พุตนี้ เราจะอธิบายตัวกรองแต่ละตัวและให้การออกแบบทีละขั้นตอน
สูตรในเอกสารนี้ไม่เข้มงวด และมีข้อสันนิษฐานที่สมเหตุสมผลบางประการเพื่อทำให้สูตรเหล่านี้ง่ายขึ้นในระดับหนึ่ง ยังคงต้องมีการวนซ้ำ เนื่องจากแต่ละองค์ประกอบจะส่งผลต่อค่าขององค์ประกอบอื่นๆ
เครื่องมือออกแบบ ADIsimPower หลีกเลี่ยงปัญหานี้โดยใช้สูตรเชิงเส้นสำหรับค่าคอมโพเนนต์ (เช่น ต้นทุนหรือขนาด) เพื่อปรับให้เหมาะสมก่อนที่จะเลือกส่วนประกอบจริง จากนั้นจึงปรับเอาต์พุตให้เหมาะสมหลังจากเลือกส่วนประกอบจริงจากฐานข้อมูลของอุปกรณ์หลายพันรายการ แต่ระดับความซับซ้อนนี้ไม่จำเป็นเมื่อเริ่มต้นด้วยการออกแบบ การใช้การคำนวณที่ให้มา การใช้เครื่องจำลอง SIMPLIS—เช่น ADIsimPE™ ฟรี—หรือใช้เวลาอยู่ที่ห้องแล็บ คุณจะได้การออกแบบที่น่าพอใจโดยใช้ความพยายามเพียงเล็กน้อย
