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大家好、
我们正在设计与 PMP22764具有 LM5156H 的类似反激式转换器、并有一些问题。
1) 1) PMP22764上的输入电容器选择和计算
当我们使用 SNVA866 EQ23来计算纹波为100mV 的 PMP22764的 Cin_min 时、得到~ 60uF
在 PMP22764上、有4个10uF、50V、X7R、1210 (C7、C8、C9、C10) ant 24V、这大约是4个5uF = 20uF、与 C5 (47uF)=~ 67uF 相结合、这是计算 输入电容的正确方法吗?
2)从反激式转换器到输入的传导 EMI 的输入滤波器估算
TI 提供了有关此 主题的多个应用手册、但 所有应用手册都涉及降压转换器而非反激式转换器(SLUP362、SNVA489C、 SNVU693、SLYT782、SNVA810...)
因此、在 PPMP22764中、L1是 LF、我们假设 CF 是 C5、但缺少 CD、您能否解释一下如何估算或计算 PMP22764的该滤波器?
3) 3) PMP22764上的输出电容器选择和计算
PMP22764仅使用56uF。
但是、当我使用 SNVA866的 EQ 21和22时、我得到:
Np =1、Ns =2、Vload=56V、D'= 0.4 @Vin=18V、Lm=15uH
FZ_RHP ~ 30kHz
fcross = 30/5 = 6kHz
dVload = 100mV、dIload = 1.25A/2 = 0.625A
Clload_min= 165 μ F
您能不能评论为什么只使用56uF,这比 Clload_min 少3倍?
4) 4) L2 PI 输出滤波器是如何设计的、假设是什么?
此致、
David。
尊敬的 David:
我正在原始设计人员中循环、以便更详细地进行评论。 但现在就这样。
你的假设是正确的
2. CD 是 L1之后的4个陶瓷电容器,您可以将它们作为一个电容器进行整流。 此滤波器只是一个估计值、需要针对您的系统进行调整(源、负载、输入线路上的其他项目等)。
设计人员可能为给定的纹波电压指定了输出电容、而不是瞬态负载。 如果您有瞬态、那么您使用的公式可能会更好。
反激式转换器的输出端具有大量纹波电流、因此您需要使用陶瓷电容器来处理该纹波电流。 但是、如果您仅使用陶瓷电容器、则输出电压纹波将过高。 因此、LC 滤波器用于保持过多的纹波电流从电解电容器流出、并保持输出电压纹波下降。
谢谢、
Robert
1) 1) 100mV 波纹计算得出的60uF 假设电容器的 ESR 为0欧姆。 反激式器件具有较大的峰值输入电流、该电流还会在电容器 ESR 上产生电压并增加总纹波电压(尽管电容器纹波和 ESR 纹波不是同相的)。 π 型滤波器通常比仅使用电容器更具成本效益且更小。 C5通过 L1提供滤波、同时降低线路阻抗。
2) 2)是的、CD 是 C7-10陶瓷电容器。 L1/C7-10 LC 滤波器在没有阻尼的情况下具有较高的 Q 值、因此保持 L1相对较小(<10uH?)。 选择 C7-10来处理高频纹波电流并提供"合理"的电压纹波。 然后计算 L1/C5以实现所需的电压纹波。 3.3uH 通常会将 Q 保持在足够低的水平、以便在没有阻尼电容器的情况下工作。 可以将阻尼电容器与 C7-10并联、但要确保不超过额定纹波电流。 可能需要多个铝电容器。 聚合物或混合聚合物具有更高的纹波电流额定值、因此所需的电流更少。
3) 3) PMP22764的测试报告显示了一个-287mV 瞬态、负载阶跃为625mA 至1.25A。 测量的环路带宽约为5kHz。 对于6kHz 带宽、负载阶跃的电容计算指定为-100mV。 将165uF 除以2.87 (287mV/100mV)可得到57.5uF。 2.2uF 陶瓷电容器也会增加大容量负载电容。 因此、公式正确;PMP22764具有更大的负载阶跃响应。
4) 4)是、同意上述回答。 与输入 PI 滤波器类似、选择陶瓷电容器来处理纹波电流并提供"合理"的纹波电压。 然后计算大容量电容器以提供所需的负载阶跃响应。 然后、可以选择电感器来提供所需的高频纹波电压。 在峰值电流模式控制下、输出 π 型滤波器会产生功率级中的三个相关频率。 总输出电容和 RLOAD 处有一个极点。 输出大容量电容器的 ESR 处有一个零点。 输出电感器和电感器左侧的陶瓷电容 C2/C3/C13/C14也会产生 LC 谐振。 同样、如果没有任何阻尼电容器与陶瓷电容器 C2/C3C13/C14并联、则该 LC 谐振的 Q 可能会很高。 最好将电感器保持在1uH 以下、以便 LC 谐振的频率足够高、从而不会影响控制环路。 同样、可以添加阻尼电容、但必须进行 ALE 以处理高 RMS 电流。 需要多个铝电容器或聚合物/混合器。
通常需要在输入端添加共模电感器以通过 EMI。 下面是我在 PMP22764设计中添加的典型 EMI 滤波器。 它尚未经过测试、但基于类似设计。
谢谢、
David
尊敬的 David:
德州仪器电源设计研讨会是您了解相关信息的良好起点。 这些论文和演示文稿已通过以下链接存档。
https://www.ti.com/design-resources/seminars/power-supply-design-seminar-psds/psds-resources.html
在第一页上、2016年研讨会主题"轻松实现开关模式电源转换补偿"是控制环路设计的良好来源。 单击顶部的"2008至2000"链接、向下滚动至2002。 "使用自驱动同步整流器通过多输出反激式电源实现高效率"主题介绍了输入和输出滤波器的设计信息。
1) 1) 浪涌电流受软启动限制。 L1用于滤除高频开关电流。 对浪涌电流产生任何影响需要非常大的电感。 隔离式转换器的浪涌开通时间通常为5-100毫秒。
2) 2) 通常、如果输入滤波器的输出阻抗比转换器的输入阻抗小10倍、则不会与控制环路相互作用。 如果存在交互、您将能够在波特图中看到它在滤波器转角频率处的谐振、在本例中为12.75kHz。 测试报告中的波特图显示此频率下无谐振。
我们的功率级设计器工具可用于查看大多数转换器拓扑的功率波形。 您输入转换器参数、然后可以查看功率组件的波形。 下拉选项卡中还提供了用于各种计算的工具。
https://www.ti.com/tool/POWERSTAGE-DESIGNER?keyMatch=POWER%20STAGE%20DESIGNER%20TOOL
3)
4) 4) 功率级设计器工具将显示流经输入和输出电容器的电流。 通过该公式、您可以计算所需输入或输出纹波所需的电容和 ESR。
5) 5) 对于 EMI、您确实需要测量发射的基线、然后设计一个滤波器以实现所需的衰减。 铁氧体磁珠和低值 CM 电感器通常在5MHz 至10MHz 以上的频率下提供足够的衰减、具体取决于滤波器的转角频率。 低于5MHz 时、您将主要具有要衰减的开关频率及其谐波。 DM 模式 π 型滤波器 C5/L1/C7-10可提供大部分此衰减。 根据杂散耦合路径的阻抗、有时需要更大的 L100 CM 电感器来将低于5MHz 的发射衰减到所需的水平。