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AC/DC

評估絕緣型返馳式轉換器的性能和確認重點

重要確認重點:輸出暫態響應和輸出電壓的波形

在評價絕緣型返馳式轉換器的性能時,除了規格外,還有其他應該確認的「重要確認重點」。本節將說明「輸出暫態響應和輸出電壓的波形」。

輸出暫態響應

暫態響應是輸出電壓重要特性之一。該過渡指輸出電流,也就是負載電流急遽變動,因此正確來說是輸出電壓負載暫態響應特性。有時會直接使用英文,暫態響應稱為暫態響應(transient response)。

為什麼這個特性會重要呢?那是因為它是和輸出電壓,對於負載電流的穩定性如何息息相關的項目,同時也可以經由外裝電路零件常數調整至最佳化。換言之,能在確認特性後,再調整出更好的特性。

確認暫態響應時,組合下列條件後觀察電壓的波形,並且使用電流探頭,一併確認示波器、負載裝置和負載電流的波形。

<確認條件>
・輸入電壓:最小、最大
・負載電流:最小→最大、最小←最大
・環境:溫度條件的上限和下限

連續切換負載時,有可能會出現和左下波形圖相似的波形。負載電流急遽減少時,輸出電壓將瞬間上升,過了某個時間後,再回到設定的電壓。負載電流急速增加時的情況正好相反,輸出電壓會先瞬間下降後再回復原狀。觀察的重點為
1)輸出電壓變動後,多少才會回復(回到)穩定、
2)輸出電壓變動後,波形是否出現振鈴、過衝和下衝等散亂現象
此2點。

第1)點方面,變動的電壓變小、回到穩定的時間快此特性,也可以說是暫態響應快、變動很快就結束。第2)點則如同波形圖中所說明般,最好的情況就是未發生振鈴等現象。左下波形圖是良好波形的範例。

如果暫態響應特性未符合要求時,將調整回饋電路的相位寬限值和增益寬限值。具體來說,即是調整右上電路圖中,相關外裝電路的零件常數。反覆運作、驗證這些零件,一邊進行調整,但若未具有相關經驗,就無法預想好如何進行調整。一開始最穩健的做法,就是定量測量相位和增益狀態,並確認寬限值度後再來進行調整。測量時使用FRA(頻率響應分析儀),不但便利又可以輕鬆完成作業。

調整時,由於通常加快反應速度會造成穩定性低落,因此必須一邊維持住相位寬限值,一邊調整出最快的反應速度。提醒一下,負載過渡造成的輸出變動是無法降到零的。

輸出電壓的波形

於此將同時確認輸出電壓的波形,但是在開啟輸入電源時,觀察輸出電壓上升的特性。方法和測量儀器幾乎和測量暫態響應特性一樣,一連串確認多個項目後再來設定,就能夠更有效率地進行評價。唯一不同的只有不必連續切換輸出負載電流。

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<確認條件>
・輸入電壓:最小、最大
・負載電流:最小、最大
・環境:溫度條件的上限和下限

※確認是否出現振鈴、過衝和下衝等現象。

組合上述條件後進行確認。例如在輸入電壓最小、負載電流最大、溫度下限這些條件之下,開啟輸入電源,確認輸出電壓的波形。這些設定條件、開啟、確認的步驟必須一口氣完成。觀察的重點為輸出波形,是否出振鈴、過衝和下衝等現象。發生此類現象的時候,不但要花費許多時間調整輸出電壓直到穩定為止,若變動過大,代表連供電的裝置都可能運作錯誤,甚至必須重新設定才行。

事實上我們可以將其視為輸出反應特性的一種。這代表著和暫態響應之間能夠保持均衡,可以一連串地進行確認。和暫態響應一樣,能藉由調整相位和增益的寬限值,來讓振鈴、過衝和下衝等現象保持在最佳狀態。另外,緩啟動和負載容量也會造成波形變動,因此必須探討經由某種方式觀察到的波形,是否有受到這兩者的影響。

波形範例圖即是特性良好的波形。

重點:

・調整回饋電路的相位補償電路,讓輸出的負載暫態響應保持在最佳狀態。

・調整輸出波形至最佳化的方式亦同。

・評價和調整互相關聯,屬於一連串的作業。


隔離型返馳轉換器的性能評估和重點