Comment mesurer la réponse transitoire d'un régulateur à découpage ?

Afin de comprendre la stabilité d'un régulateur à découpage, nous devons souvent mesurer sa réponse transitoire de charge. Par conséquent, apprendre à mesurer la réponse transitoire est essentiel pour les ingénieurs dans le domaine de l'électronique. 

Dans ce partage, nous expliquerions la définition de la réponse transitoire de charge, les principaux points clés d'une mesure, comment mesurer la réponse transitoire avec FRA, et un exemple réel de mesure et d'ajustement de la réponse transitoire de charge d'un régulateur à découpage. Si vous ne savez pas comment mesurer la réponse transitoire, vous pouvez maîtriser la méthode grâce à ce partage. Continuons à lire !

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Contenu

● Qu'est-ce que la réponse transitoire de charge ?

● 5 points clés dans l'évaluation de la réponse transitoire

● Comment évaluer la réponse transitoire ?

● Exemple de réglage de la réponse transitoire

● QFP

● Conclusion

Qu'est-ce que la réponse transitoire de charge ?

La réponse transitoire de charge est la caractéristique de réponse à une fluctuation de charge soudaine, c'est-à-dire le temps jusqu'à ce que la tension de sortie revienne à une valeur prédéfinie après avoir chuté ou augmenté, et la forme d'onde de la tension de sortie. C'est un paramètre essentiel car il concerne la stabilité de la tension de sortie par rapport au courant de charge.

Contrairement à la régulation de charge, il s'agit, tout comme son nom l'indique, d'une caractéristique d'état transitoire. Les phénomènes réels sont expliqués à l'aide des graphiques suivants.

Il y a quelques points à noter sur le graphique :

● Dans les formes d'onde du graphique de gauche, le courant de charge (la forme d'onde inférieure) monte rapidement de zéro, avec un temps de montée (tr) de 1 µsec. 

● D'autre part, la tension de sortie (forme d'onde supérieure) chute momentanément, puis augmente rapidement, dépassant légèrement la tension en régime permanent, puis chute à nouveau jusqu'à un état stable. 

● Lorsque le courant de charge chute brutalement, on constate que la réaction inverse se produit.

Pour expliquer les choses de manière un peu moins formelle :

● Lorsque la charge augmente, il faut soudain plus de courant et le courant de sortie n'est pas fourni assez rapidement, de sorte que la tension chute. 

● Dans cette opération, le courant de sortie maximum est fourni pendant un certain nombre de cycles afin de ramener la chute de tension à sa valeur prédéfinie, mais un peu trop est fourni et la tension augmente un peu plus, et donc le courant fourni est abaissé pour que la valeur préréglée soit atteinte. 

Cela doit être compris comme une description de réponse transitoire normale. Lorsqu'il existe d'autres facteurs et anomalies, d'autres phénomènes s'ajoutent à cela.

Dans une réponse transitoire de charge idéale, il y a une réponse à une fluctuation du courant de charge sur quelques cycles de commutation (une courte durée), et la chute de tension de sortie (hausse) est réduite au minimum et revient à la régulation en un minimum de temps. temps. 

C'est-à-dire que l'apparition d'une tension transitoire comme les pointes du graphique se produit sur un temps extrêmement court. Le graphique central correspond à un temps de montée/descente du courant de charge de 10 µsec, et le graphique de droite correspond à 100 µsec. Il s'agit d'exemples dans lesquels des fluctuations plus douces du courant de charge entraînent une réponse améliorée, avec peu de fluctuations de la tension de sortie. Cependant, en réalité, il est difficile d'ajuster le comportement transitoire du courant de charge dans le circuit.

Nous avons décrit les caractéristiques de réponse transitoire d'une alimentation électrique, mais elles peuvent être considérées comme fondamentalement identiques aux caractéristiques de fréquence d'un amplificateur opérationnel (marge de phase et fréquence de croisement). Si la caractéristique de fréquence de la boucle de commande de l'alimentation est appropriée et stable, les fluctuations transitoires de la tension de sortie peuvent être maintenues à un minimum.

Caractéristiques de réponse transitoire

5 points clés dans l'évaluation de la réponse transitoire

Les points importants à retenir lors de l'évaluation de la réponse transitoire d'une alimentation sont résumés ci-dessous.

● Vérifiez la régulation et la vitesse de réponse de la sortie aux fluctuations soudaines du courant de charge, par exemple lors du passage au réveil à partir d'un état de veille.

● Lorsque la caractéristique de réponse en fréquence doit être ajustée, utilisez la broche ITH pour le réglage.

● La marge de phase et la fréquence de coupure peuvent être déduites d'une forme d'onde observée, mais à l'aide d'un analyseur de réponse en fréquence (FRA) est pratique.

● Déterminez si une réponse est celle d'un fonctionnement normal ou est anormale, en raison de la saturation de l'inducteur, d'une fonction de limitation de courant, etc.

● Lorsque la caractéristique de réponse requise ne peut pas être obtenue, une méthode ou une fréquence de contrôle séparée, définissant une constante externe, etc., doit être étudiée.

Comment évaluer la réponse transitoire ?

Une méthode d'évaluation spécifique est expliquée. 

● Lorsque des expériences sont effectuées, un circuit ou un appareil dont le courant de charge peut être commuté instantanément est connecté à la sortie du circuit d'alimentation pour évaluation, et un oscilloscope utile pour l'évaluation peut être utilisé pour observer la tension de sortie et le courant de sortie. 

● Si la réponse de l'équipement réel doit être confirmée, par exemple un état est créé dans lequel une CPU ou similaire passe d'un état de veille à un fonctionnement complet, et la sortie est observée de la même manière.

Les points importants dans la réalisation des évaluations ont été décrits ci-dessus ; la marge de phase et la fréquence de coupure peuvent toujours être déduites d'une forme d'onde observée, mais cela est assez gênant. 

Récemment, un appareil de mesure appelé analyseur de réponse en fréquence (FRA) est devenu assez répandu et peut être utilisé pour mesurer les marges de phase et les caractéristiques de fréquence de circuits d'alimentation extrêmement simples. L'utilisation d'un FRA peut être très efficace.。

Lorsque, dans la pratique réelle, il n'y a pas de dispositif de charge approprié capable d'une commutation marche-arrêt instantanée à grand courant pouvant être utilisé dans des expériences, un circuit simple tel que celui de droite dans lequel un MOSFET est commuté peut être utilisé. Bien sûr, tr et tf doivent être déterminés.

Exemple de réglage des transitoires

Certains circuits intégrés de régulateur à découpage ont une broche pour le réglage des caractéristiques de réponse ; dans de nombreux cas, il s'appelle ITH. Dans un circuit d'application indiqué sur la fiche technique du CI, des valeurs de composants et une configuration plus ou moins raisonnables pour un condensateur et une résistance à connecter à la broche ITH dans ces conditions sont présentées. Essentiellement, cela est pris comme point de départ et des ajustements sont effectués de manière à satisfaire les exigences du circuit réellement fabriqué. Il est probablement préférable de commencer par garder le condensateur fixe et en faisant varier la valeur de résistance.

Vous trouverez ci-dessous des formes d'onde d'oscilloscope et des graphiques d'analyse des caractéristiques de fréquence obtenus à l'aide d'un FRA, montrant la manière de changer la caractéristique de réponse transitoire de charge du BD9A300MUV utilisé dans ces exemples lorsque la capacité du condensateur à la broche ITH est fixe et la valeur de résistance est ajusté.

① R3=9.1 kΩ、C6＝2700 pF (essentiellement une réponse appropriée et une caractéristique de fréquence sont obtenues en utilisant les valeurs recommandées)

R3=3 kΩ、C6＝2700 pF

※ Lors de l'abaissement de la valeur de résistance de R3, la bande a été rétrécie et la réponse de charge a été aggravée. Il n'y a pas de problèmes avec le fonctionnement lui-même, mais il y a trop de marge de phase.

R3=27 kΩ、C6＝2700 pF

※ En augmentant la résistance R3, la bande est élargie et la réponse de charge est améliorée, mais une sonnerie se produit lors de la fluctuation de tension (section de forme d'onde agrandie).

La marge de phase est faible et, en fonction de la diffusion, une oscillation anormale peut se produire.

R3=43 kΩ、C6＝2700 pF

※ Lorsque la valeur de résistance de R3 est encore augmentée, une oscillation anormale se produit.

Les exemples ci-dessus sont des exemples de réglage de la caractéristique de réponse à l'aide de la broche ITH. En substance, transitoires de tension qui se produisent dans la tension de sortie ne peut pas être complètement éliminé, et donc des réglages sont effectués de telle sorte que la réponse ne pose pas de problèmes pour le fonctionnement du circuit alimenté en courant.

Foire aux Questions

1. Q : Quel est l'avantage du régulateur de commutation ? 

R : Les régulateurs à découpage sont efficaces parce que les éléments en série sont entièrement allumés ou éteints, de sorte qu'ils dissipent à peine la puissance. Contrairement aux régulateurs linéaires, les régulateurs à découpage peuvent produire des tensions de sortie supérieures à la tension d'entrée ou de polarité opposée.

2. Q : Quels sont les trois types de régulateurs de commutation ? 

R : Les régulateurs à découpage sont divisés en trois types : les régulateurs élévateurs, abaisseurs et inverseurs.

3. Q : Où les régulateurs de commutation sont-ils utilisés ? 

R : Les régulateurs à découpage sont utilisés pour protection de survoltage, téléphones portables, plateformes de jeux vidéo, robots, appareils photo numériques et ordinateurs. Les régulateurs à découpage sont des circuits complexes, ils ne sont donc pas très appréciés des amateurs.

4. Q : Comment choisir un régulateur de commutation ?

A : Facteurs à prendre en compte lors du choix d'un régulateur à découpage :

● Plage de tension d'entrée. Il s'agit de la plage admissible de tension d'entrée prise en charge par IC.

● Plage de tension de sortie. Les régulateurs à découpage ont généralement des sorties variables

● Courant de sortie

● Plage de température de fonctionnement

● Bruit

● Efficacité

● Régulation de charge

● Conditionnement et dimensions.

Conclusion

Dans ce partage, nous connaissons la définition de la réponse transitoire de charge, comment la mesurer et apprenons l'exemple réel. Cette compétence peut vous aider efficacement à détecter les problèmes de stabilité d'une charge comme un régulateur à découpage et à éviter les risques de sécurité du circuit. Essayez de mesurer la réponse transitoire maintenant ! Voulez-vous en savoir plus sur la mesure de la réponse transitoire ? Laissez vos commentaires ci-dessous et dites-nous vos idées! Si vous pensez que ce partage vous est utile, n'oubliez pas de partager cette page !

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