Широкополосные LDO-регуляторы с высоким уровнем подавления пульсаций

При создании LDO-регуляторов основное внимание уделяется качеству выходного сигнала, а не эффективности преобразования. Поскольку LDO-регуляторы — не импульсные устройства, в них отсутствует шум переключения, т.е. они фактически могут служить вторичными фильтрами такого шума, что улучшает качество выходного сигнала в приложениях, критичных к уровню шума. В статье излагаются ключевые требования к LDO-регуляторам по обеспечению эффективного подавления пульсаций источников питания (PSRR).

Новые DC/DC-драйверы светодиодов от компании PEAK electronics

Активное внедрение светодиодов в системы освещения и подсветки обусловлено их высокой надежностью, низким энергопотреблением, большим сроком эксплуатации, удобством применения и широтой спектра задач, решаемых с помощью светодиодных светильников. Для питания светодиодов необходим стабилизированный ток, поэтому в качестве его источника применяется специализированный драйвер. Следуя тенденциям рынка, компания Peak Electronics дополнила модельный ряд драйверов для светодиодов двумя новыми сериями – PLED-UW1 и PLED-P.

Драйверы светодиодов серии NCL30xxx от ON Semiconductor

Компания ON Semiconductor выпускает широкую номенклатуру драйверов светодиодов с использованием различных технологий преобразования энергии. Номенклатура драйверов ON Semi постоянно обновляется и расширяется в соответствии с требованиями рынка. Высокая эффективность преобразования энергии при компактных размерах изделий, разумной цене и высокой степени надежности — ключевые элементы стратегии фирмы. В данной статье дан обзор светодиодных драйверов NCL30000/NCL300001/NCL30100 компании ON Semiconductor, ориентированных на сектор светодиодного освещения.

По вопросам размещения рекламы обращайтесь в отдел рекламы

3 мая

International Rectifier представила первый полумостовой резонансный контроллер, выполненный в 8-выводном корпусе SO-8. Небольшое количество выводов позволяет упростить разработку высокоэффективного источника питания на основе контроллера и снизить общую стоимость системы. В статье представлены расчеты и рассказывается о выборе элементов для построения типового резонансного LLC-преобразователя на основе IRS2795.

RS2795(1,2)S (далее IRS2795) имеет высокий уровень защиты и позволяет разработчику настраивать следующие параметры: частоту переключения (максимум 500 кГц) с фиксированным коэффициентом заполнения, равным 50%, частоту и время плавного старта, длительность мертвого времени для оптимизации режима переключения в нулях напряжения (ПНН).

Микросхема обеспечивает защиту по току, используя сопротивление открытого канала нижнего транзистора (Rds(on)), что позволяет убрать из схемы дополнительный токосъемный резистор. Защитный порог составляет 2 В для IRS27951 и 3 В для IRS27952. Другими особенностями IRS-2795 являются работа при напряжении смещения верхнего плеча до 600 В, микропотребление при запуске, ультранизкий ток собственного потребления и запускаемый пользователем режим сна с минимальным потреблением. Типовая схема включения IRS2795 представлена на рисунке 1.

Рис. 1. Типовая схема включения IRS2795

В настоящее время популярность резонансного преобразователя набирает обороты, и связано это в первую очередь с его высокой эффективностью, низкими шумами при переключении транзисторов и возможностью реализации на его основе достаточно мощных источников питания. Мощная часть схемы типового резонансного преобразователя представлена на рисунке 2.

Рис. 2. Принципиальная схема полумостового резонансного преобразователя

Транзисторы M1 и M2 работают со скважностью 50%, а выходное напряжение регулируется посредством изменения частоты переключения преобразователя. Преобразователь имеет две резонансные частоты — нижнюю (обусловленную элементами Lm, Lr, Cr и нагрузкой) и фиксированную верхнюю Fr1 (обусловленную только Lr и Cr). Транзисторы М1 и М2 могут мягко переключаться во всем диапазоне нагрузок, т.е. находиться в режиме ПНН; при этом частота переключения может быть как выше, так и ниже резонансной Fr1.

На рисунке 3 представлены типовые передаточные характеристики резонансного LLC-преобразователя. Семейство кривых на графике показывает передаточное значение при различных нагрузках. Вся область передаточных характеристик может быть разделена на три участка, связанных с тремя различными режимами работы преобразователя.

Рис. 3. Типовые передаточные характеристики резонансного преобразователя

Участок 1 соответствует режиму работы преобразователя на частоте выше резонансной. В этом случае индуктивность намагничивания Lm никогда не резонирует с конденсатором Cr и служит нагрузкой для последовательного резонансного контура. Это участок, на котором преобразователь работает на индуктивную нагрузку и всегда находится в режиме ПНН независимо от условий на выходе.

На участке 2 частота переключения больше нижней резонансной частоты, но меньше Fr1. Значение нижней резонансной частоты зависит от нагрузки, поэтому граница между участками 2 и 3 проходит по пиковому значению семейства кривых. На участке 2 работа преобразователя может быть разделена на два временных интервала. На первом интервале Lr резонирует с Cr, а напряжение на Lm ограничено выходным напряжением. Второй интервал наступает, когда ток, протекающий через Lr, спадает до тока намагничивания, Lr и Cr перестают резонировать и Lm начинает участвовать в резонансном процессе. На этом интервале Cr резонирует с последовательным соединением Lr и Lm. На участке 2 работа преобразователя в режиме ПНН обеспечивается нахождением рабочей точки на правой стороне нагрузочной кривой.

На участке 3 преобразователь находится в режиме переключения при нулях тока (ПНТ), транзисторы М1 и М2 переключаются в жестких условиях, что приводит к большим потерям, поэтому надо стараться избегать работы преобразователя в этом режиме.

Из рисунка 3 видно, что при фиксированном входном напряжении контроллер изменяет частоту переключения для регулировки выходного напряжения при изменении нагрузки, т.е. рабочая точка «скачет» между кривыми, соответствующими разным нагрузкам. При фиксированной нагрузке контроллер изменяет частоту переключения для регулировки выходного напряжения при изменении входного напряжения. При этом рабочая точка двигается по одной кривой, соответствующей текущей нагрузке.

Чтобы упростить расчет элементов преобразователя, представленного на рисунке 2, необходимо привести все элементы вторичной стороны трансформатора к первичной, в результате чего получаем эквивалентную схему замещения, представленную на рисунке 4.

Рис. 4. Схема замещения резонансного контура

Расчет элементов резонансного контура

Для примера приведем расчет элементов преобразователя с выходным напряжением 24 В мощностью 240 Вт, основные параметры которого представлены в таблице 1.

Таблица 1. Параметры преобразователя для расчета

Недавно мне довелось разбираться со схемой резонансного полумостового LLC-преобразователя, и я подумал, что этот опыт можно использовать для создания серии статей: начать с описания основ и постепенно углубляться в тему. Мне потребовалось достаточно много времени для ознакомления с публикациями, диссертациями и руководствами, прежде чем я разобрался с работой этой схемы. Вышло так, что изучение источников информации, приведенных в списке литературы, заняло больше времени, чем написание самой статьи. Обратите внимание, что ни в одном из приведенных источников не сделан полный анализ работы этого преобразователя, имеющего много различных режимов и условий работы. Надеюсь, вы сможете получить общее представление о работе схемы с моей помощью. Эта помощь будет заключаться в фильтрации информации и акцентировании внимания на наиболее важных ключевых моментах предлагаемых документов.

Читайте также:  Пена для чистки салона машины

Рис. 1. DC/AC резонансный преобразователь

Рис. 2. DC/AC резонансный преобразователь с трансформаторной развязкой

LLC-преобразователи являются разновидностью импульсных преобразователей напряжения (Switched Mode Power Supply, SMPS). Большинство публикаций по данной теме начинается с описания основных принципов работы LLC. Я же начну с того, что объясню, чем LLC отличается от других типов импульсных преобразователей.

  • Работа обычного импульсного преобразователя состоит из двух фаз. В первой фазе происходит запасание энергии в индуктивности. Во второй фазе накопленная энергия расходуется для поддержания тока. Вы наверняка помните, что, согласно законам коммутации, ток в индуктивности не может измениться скачком (в случае корректной коммутации), точно так же, как и напряжение на конденсаторе. Этот принцип является основой работы большинства импульсных преобразователей.
  • Работа LLC-преобразователя основана на создании синусоидального тока, который выпрямляется и запасается в большом конденсаторе. Индуктивность используется не для простого накопления энергии, а выступает в качестве резонансного элемента. Она выполняет функцию фильтра, который помогает преобразовать прямоугольный сигнал в синусоидальную форму, тогда как индуктивность намагничивания все еще работает с традиционным током треугольной формы. Это одна из особенностей, которая нуждается в дополнительном пояснении.

С рабочими режимами в LLC-преобразователях все оказывается еще сложнее, поскольку они имеют множество отличий:

  • вместо того чтобы работать с фиксированной частотой коммутаций и изменять коэффициент заполнения ШИМ, LLC-преобразователи изменяют частоту, а коэффициент заполнения ШИМ постоянен и составляет 50%;
  • передача энергии в LLC-преобразователях основана на рабочей точке индуктивности намагничивания;
  • в LLC-преобразователях используется переменная скорость изменения напряжения в зависимости от тока нагрузки;
  • в них есть две резонансные частоты, которые влияют друг на друга;
  • режим непрерывного тока (Continuous current mode, CCM) для LLC-преобразователей относится к току выпрямителя, а не индуктивности, поскольку традиционная индуктивность в схеме отсутствует.

Большая часть сказанного выше может показаться сложной и непонятной, особенно для тех, кто только начинает знакомиться с силовой электроникой. Во второй части данной публикации будут рассмотрены основные источники информации, а также некоторые ключевые моменты, которые я считаю полезными. Однако рассказ о резонансных преобразователях требует рассмотрения некоторого базового вводного материала.

Импульсные регуляторы произвели революцию в области преобразования постоянного напряжения и преобразования мощности в целом. Инженеры быстро поняли, что комбинация из силового ключа, выпрямителя, индуктивности и конденсатора может с высокой эффективностью выполнять конвертацию напряжения даже при большой разнице между уровнями напряжения на входе и выходе (рис. 1). Кроме того, трансформаторы могут решить проблемы гальванической развязки и согласования большой разности уровней напряжения (рис. 2).

В идеальном мире преобразователей мощности все было бы хорошо, но, как часто бывает в реальной жизни, решение одной проблемы в конечном итоге создает проблемы в других областях. Например, геометрические размеры импульсного преобразователя во многом определяются рабочей частотой коммутаций, поэтому, если требуется уменьшить габариты электроники, то необходимо поднимать частоту. Кроме того, от преобразователей напряжения требовалось постоянное увеличение выходной мощности. Повышение частоты переключений в сочетании с ростом импульсных токов и напряжений приводили к хаосу из-за появления звонов, которые, в свою очередь, были вызваны паразитными составляющими самой схемы при работе с прямоугольными импульсами.

Для борьбы с описанными явлениями были созданы резонансные схемы с переключениями при нулевых токах (Zero Current Switching, ZCS) и нулевых напряжениях (Zero Voltage Switching, ZVS). Они оказываются менее чувствительными к паразитным составляющим. Однако главная проблема резонансных схем заключается в том, что резонанс ограничивается определенной частотой, которая приравнивается к части ширины импульса или времени включения/ выключения преобразователя. Увеличение входного напряжения или колебания тока нагрузки приведут к работе вне настроенной резонансной частоты.

Используемые в схемах компоненты также имеют собственные паразитные составляющие, которые могут варьироваться в зависимости от конструкции, рабочей точки и проводящего рисунка платы. В этом смысле LLC-преобразователи дают больше свободы, хотя они также имеют ограниченный диапазон рабочих частот и теряют эффективность при работе на частотах, отличных от настроенной частоты f1. Вы можете спросить: о какой частоте f1 идет речь?

Дело в том, что двойное «L» в названии «LLC-преобразователь» указывает на две резонансные частоты в рабочем диапазоне. Более подробно мы поговорим об этом в одной из последующих статей данного цикла. Пока стоит только запомнить, что выбор рабочих точек, используемых в LLC-преобразователях, обеспечивает как ZVS-, так и ZCS-переключения в силовых ключах MOSFET, а также ZCS-переключения в выпрямительных диодах. Это позволяет решить проблемы, связанные с восстановлением обратного диода выпрямителя.

Теперь, когда приведены базовые особенности работы импульсных резонансных преобразователей, дадим краткое описание используемых источников информации.

Лучшим способом облегчить себе жизнь при изучении работы LLC-схем будет ознакомление с руководством от компании ON Semiconductor [2]. Это руководство начинается с уравнения делителя напряжения, с помощью которого, используя значения импеданса двух катушек индуктивности LL и конденсатора C в сочетании с сопротивлением нагрузки, объясняется принцип работы LLC-преобразователя (рисунки 3, 4). Обратите внимание, что две индуктивности представляют собой индуктивности утечки и намагничивания трансформатора. Они образуют резонансную цепь накопителя с дополнительной последовательной емкостной составляющей. В случае с LLC величина паразитной выходной емкости MOSFET (или Coss) не играет большой роли в отличие от обычных резонансных преобразователей с ZVS и ZCS.

Рис. 3. Делитель напряжения

Рис. 4. Делитель переменного напряжения с резонансным элементом

Первая ссылка в списке литературы указывает на докторскую диссертацию Бо Янга "Topology Investigation for Front End DC/DC Power Conversion for Distributed Power Systems" [1]. В ней можно найти ссылки на другие публикации, которые помогут разобраться с темой LLC и самой диссертацией. Обратите внимание, что в первой ссылке есть подссылки на четвертую часть диссертации, а также на Приложение B, где приводится важный график напряжения (эта ссылка содержит Приложения от A до D и дополнительные ссылки). Хотя этот график приводится в большинстве источников, его создание потребовало от меня напряженной работы и заполнения некоторых пробелов в знаниях (рис. 5).

Читайте также:  Цепные электропилы в оби цены

Рис. 5. Зависимость коэффициента усиления преобразователя от величины fs/fr

Ссылки 3 и 4 оказали мне решающую помощь при построении графика усиления преобразователя, поскольку в них отмечалось влияние емкостной составляющей на коэффициент передачи и объяснялось, почему отрицательный импеданс вносил неразбериху в графики. Более подробно мы поговорим об этом в одной из последующих статей данного цикла.

Ссылка 5 – руководство от Infineon, которое содержит подробное описание наиболее полезных шагов, выполняемых при проектировании. В этом документе сравниваются особенности переключений и выпрямления в мостовой и полумостовой схемах, а также – связанные с ними компромиссы. Я использовал мостовую и полумостовую схемы для объяснения, как связанны напряжение и ток. В мостовой схеме полевые МОП-транзисторы каскадируются для получения требуемого напряжения. Параллельное включение транзисторов необходимо для увеличения нагрузочного тока. Обычным требованием для импульсных регуляторов напряжения является исключение постоянной составляющей подмагничивания, чтобы не допускать насыщения трансформатора. Как упоминалось ранее, LLC-преобразователи отличаются тем, что мост им нужен для создания положительной и отрицательной полуволн сигнала, который, проходя фильтрацию, принимает синусоидальную форму.

Ссылка 6 от Fairchild – единственная среди найденных мной ссылок, в которой уравнение усиления также включает вторичную индуктивность рассеяния. Обратите внимание, что вторичная индуктивность рассеяния, а также сопротивление нагрузки отражаются через трансформатор и, таким образом, могут быть подстроены за счет изменения соотношения числа витков обмоток. В данном руководстве содержится ряд ключевых советов, которые помогут в разработке реальной схемы.

В документации от Infineon/Fairchild также подробно описывается конструкция трансформатора. Поскольку резонансная настройка LLC основывается как на индуктивности рассеяния, так и на намагничивающей индуктивности трансформатора, эта информация в нашем случае оказывается бесполезной.

Наши университетские друзья в Колорадо поделились некоторыми сведениями о преобразовании мощности. В частности, в курсе электротехники ЕЭК 562 Colorado State можно найти множество примеров моделирования, выполненных в MATLAB.

Говоря о моделировании, стоит отметить, что во многих источниках приводятся ссылки на модели SPICE. Я не отдаю предпочтение какой-либо конкретной ссылке и считаю, что, изучив их, можно убедиться в существовании различных режимов работы LLC-конвертера. Но стоит вновь отметить, что у LLC есть множество отличий от традиционных импульсных преобразователей.

Опытный образец, с которым я работаю, создан компанией Texas Instruments. Благодаря корректору коэффициента мощности эта система обеспечивает стабильную работу со входным напряжением 400 В DC. Исследование образца показало допустимость больших колебаний тока нагрузки и продемонстрировало влияние тока на рабочую точку и резонансную частоту.

В заключение хочется отметить, что если вы думаете, что сможете в разных статьях найти одинаковые уравнения для определения коэффициента усиления, то вы ошибаетесь. Использование переменной M позволяет учитывать факторы, отличающиеся в каждой конкретной статье, руководстве, диссертации, учебном курсе. Если у меня будет время, я составлю сравнительную таблицу, чтобы показать, чем они отличаются.

Данная статья могла показаться длинной и неконкретной. В ней содержится только вводная информация по теме LLC-преобразователей. Но теперь у вас есть ссылки для ознакомления с особенностями LLC-схемы, обещающей огромные преимущества, начиная от уменьшения или даже устранения потерь при переключениях. Вы также можете исключить огромную катушку индуктивности, поскольку она уже включена в трансформатор. Потребуется несколько статей, чтобы рассмотреть все эти преимущества.

Список следующих частей:

Литература:

  1. “Topology Investigation for Front End DC/DC Power Conversion for Distributed Power Systems” Bo Yang Dissertation submitted to the Faculty of the Virginia Polytechnic Institute and State University in partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy in Electrical Engineering, Fred C. Lee, Chairman; Dushan Boroyevich; Jason Lai; Guo-Quan. Lu; Alex Q. Huang; September 12, 2003 Blacksburg, Virginia
  2. Chapter 4 LLC Resonant Converter;
  3. Bo Yang Dissertation Appendices.
  4. “Basic Principles of LLC Resonant Half Bridge Converter and DC/Dynamic Circuit Simulation Examples”, On Semiconductor LLC Application Note AND9408/D
  5. “RLC Resonant Circuits” Andrew McHutchon April 20, 2013.
  6. 11 The Series RLC Resonance Circuit.
  7. ‘Resonant LLC Converter: Operation and Design 250W 33Vin 400V out Design Example’AN2012-09 Sam Abdel-Rahman, Infineon Technologies North America (IFNA) Corp.
  8. “Design Considerations for an LLC Resonant Converter” Fairchild Semiconductor Power Seminar 2007 Appendix A: White Papers; couldn’t get a website URL; suggest you Google the text in brackets[“Design Considerations for an LLC Resonant Converter” Fairchild Semiconductor Power Seminar 2007 Appendix A: White Papers].
  9. “SIMULATION OF A SERIES HALF BRIDGE LLC RESONANT CIRCUIT” ECE562: Power Electronics I COLORADO STATE UNIVERSITY Fall 2011.
  10. “230-V, 400-W, 92% Efficiency Battery Charger w/PFC and LLC for 36-V Power Tools” Texas Instruments Reference Design, TIDA-00355.


6658 дней общения с читателями

ОГЛАВЛЕНИЕ:

В верхней крыше блока питания расположен 135-миллиметровый вентилятор Protechnic MAGIC MGT13512XB-O25 ZP "series A" с следующими техническими характеристиками:

  • Напряжение питания 12 вольт;
  • Ток потребления не более 0.38 А;
  • Скорость вращения 1800 оборотов в минуту;
  • Воздушный поток 100 cfm.

Если крышку снять, откроется следующая картина:

Позволил себе вольность выделить основные элементы блока питания.

  1. Выпрямительный мост GSIB2580 (800 В 25 А);
  2. Два дросселя APFC (145 мкГн);
  3. Две пары из MOSFET IXFH44N50P (500 В 0.014 Ом) и диода DSEP15-06B (600 В 15 А 25 нс) узла APFC;
  4. Два конденсатора APFC – 270 мкФ 450 В, серия KMT (импульсный ток 1.35 A);
  5. Плата контроллера APFC и основного преобразователя;
  6. Два MOSFET IXFH44N50P основного преобразователя;
  7. Силовой трансформатор в исполнении под LLC преобразователь (две секции);
  8. Резонансный конденсатор 0.22 мкФ 630 В, серия MMKP82;
  9. Выпрямительный мост на четырех MOSFET IXTQ182N055T (55 В 5 мОм) канала 12 вольт;
  10. Три конденсатора 2700 мкФ 25 В марки KY (17 мОм, 3.35A) по выходу 12 вольт;
  11. Плата преобразователей 5, 3.3 вольта и выходных разъемов;
  12. Плата мониторинга.

Контроллер дежурного источника определить не удалось, микросхемы в корпусе SOT23-6 имеют сокращенную маркировку. В качестве силового транзистора используется MOSFET TK8A65D (650 В 0.7 Ом), сглаживающий конденсатор 470 мкФ 16 В серии SEPC (10 мОм).

В блоке питания использованы электролитические конденсаторы японских фирм Nippon и Sanyo.

Читайте также:  Сколько времени перегоняется 20 литров браги

Блок питания содержит много электронных компонентов управления, поэтому в топологии используется три платы управления и мониторинга.

Основной контроллер блока питания содержит микросхемы:

  • (слева) L6599A – контроллер резонансного LLC преобразователя;
  • (в центре) LM393 – сдвоенный компаратор;
  • (справа) UCC28061 – контроллер двухфазного узла PFC.

Плата мониторинга

Основной управляющий элемент – однокристальный микропроцессор Atmel ATMEGA88, которая включает в себя 8-канальный аналого-цифровой преобразователь с разрядностью десять бит. Вторая микросхема в корпусе SO-8 – сдвоенный операционный усилитель LM258. В правой части платы расположены два столбца контактов – с противоположной стороны установлена микросхема супервизора PS232.

Плата преобразователей 5, 3.3 вольта и выходных разъемов.

Вид со стороны разъемов:

И с противоположной стороны:

Плата состоит из двух одинаковых DC/DC преобразователей с питанием от общей шины 12 вольт. Контроллеры APW7073 с двумя парами MOSFET APM3109 (30 В, 8 мОм) и APM3116 (30 В, примерно 5 мОм) в каждом преобразователе.

Сглаживающие конденсаторы 1500 мкФ 6.3 В серии SEPC (10 мОм), по три штуки на канал.

LLC преобразователь

В блоке питания «Thunderbolt PLUS 800W Gold» основной преобразователь реализован на резонансном преобразователе LLC типа. Сокращение «LLC» не имеет расшифровки и означает тип резонансного контура L-L-C, т.е. система с двумя резонансными частотами. Технологию работы преобразователя опустим, важнее его свойства – ток через трансформатор имеет форму, близкую к синусоиде, что означает низкий спектр помех в «токовой» составляющей. С точки зрения напряжения тоже есть положительные моменты – при переключении транзисторов ток снижается, что позволяет изменять напряжение на них не так быстро. Затягивание фронтов – еще один способ снизить спектр помех. Но, изменения коснулись не только способа работы преобразователя, трансформатор тоже претерпел существенные модификации.

Ничего странного не наблюдаете? Трансформатор состоит из двух изолированных секций – первичной и вторичной обмоток. В обычных преобразователях (полумост, прямоходовой однотактный) стараются уменьшить индуктивность рассеивания обмоток, для чего их наматывают как можно ближе и с наибольшей поверхностью соприкосновения. Такой прием позволяет уменьшить рассеивание, но при том получить слишком хорошую емкостную связь между обмотками. Для подавления этого дефекта между первичной и вторичной обмотками прокладываются обмотки из одного витка (емкостные экраны), которые соединяют с общим проводом. В результате, паразитная емкость обмотки действует только на экран и не проникает в выходную цепь. На бумаге это работает красиво, но, в действительности, экран не бывает 100-процентным. И еще один момент – экранирующую обмотку делают только на первичной стороне, забывая о том, что трансформатор система симметричная и помехи из вторичной обмотки наносят не меньший вред. К тому же, введение экранирующих обмоток увеличивает расстояние между первичной и вторичной обмотками, что повышает рассеивание и удорожает производство трансформатора (обычно экранирующая обмотка выполняется медной лентой). В LLC преобразователях обмотки разнесены в разные секции трансформатора и имеют крайне малую поверхность контакта. При большом желании перегородку между секциями можно выполнить из фольгированного диэлектрика и соединить с общим проводом на первичной и вторичной сторонах, что дополнительно снизит проникновение между обмотками. В данном блоке питания дополнительное экранирование не используется, но и при таком исполнении должен обеспечиваться низкий уровень высокочастотных помех.

Чтобы было понятнее, сделаю модель двух типов преобразователей, используемых в блоках питания повышенного качества – резонансный LLC и однотактный прямоходовой преобразователь.

Конденсаторы C3, С8 и C5, C7 эмулируют паразитную емкость проникновения между первичной и вторичной обмотками. Особенность работы преобразователей и элементной базы:

LLC – ток через трансформатор близок к синусоидальному, напряжение – с одной стороны меандр с размахом +/-180 вольт, с другой резонансный контур, т.е. чистый синус амплитудой 100-300 вольт (в зависимости от мощности нагрузки на блок питания).

PWM – ток через трансформатор довольно резкий, повторяет напряжение. Напряжение – прямоугольные импульсы с размахом +/-380 вольт.

Из описания видно, что кроме явного недостатка конструкции трансформатора, PWM система имеет в двое больший размах напряжения, прикладываемого к трансформатору. Кстати, о напряжении – обычно первичная обмотка LLC трансформатора состоит из двух слоев, в результате с перегородкой контактирует средняя часть обмотки, т.е. напряжение помехи в два раза снижено. Иногда, первичную обмотку выполняют из трех слоев, но третий слой не доходит до конца секции, что уменьшает напряжение помехи с половины до 1/3.

Итак, какие моменты приводят к уменьшению уровня помех при переходе к LLC преобразователю:

  • Малая емкостная связь между обмотками;
  • Сниженное напряжение высокочастотных составляющих на первичной стороне (в два раза, по сравнению с классическим вариантом однотактного преобразователя);
  • Снижение уровня помех от фронтов переключения транзисторов;
  • Упрощение трансформатора;
  • Удаление из блока питания выходного дросселя, на котором рассеивается значительная мощность.

Модель сделана, а как же результаты?

В качестве полезной части интересуют помехи, которые наводятся между первичной и вторичной сторонами трансформатора – этот вид помехи действует между сетевой и выходной частями преобразователя, а потому хорошо проникает на выход.

Токовую составляющую можно посмотреть на резисторах R3 и R5 модели.

Как видите, результаты даже не одного порядка – LLC преобразователь гораздо «тише».

iPower Meter

Блок питания «Thunderbolt PLUS 800W Gold» комплектуется индикаторной панелью «iPower Meter»? которая может устанавливаться в 5.25” слот системного блока. Выглядит он примерно так:

Блок индикации может показывать:

  • Или токи или напряжения по каналам 3.3, 5, 12 вольт (левая и средняя зоны);
  • Или общую мощность нагрузки или КПД (правая верхняя зона);
  • Скорость вращения вентилятора и температуру в блоке питания (правая нижняя зона).

Довольно необычно, но блок показывает довольно точно. По напряжениям расхождение едва заметно, а по мощности наблюдается отставание на 2-3 ватта, что при мощности нагрузки в 100-800 ватт не так уж и существенно. Из-за ‘отставания’ тока индицируемый КПД немножко завышен, примерно на 1 процент. Например, при средней нагрузке блок питания показывает эффективность 92.08%, тестирование на блоке нагрузок представляет результат 91.1%. По точности съема данных сказать достаточно сложно, для этого придется полностью скалывать схему, что крайне затруднительно. Одно можно сказать определенно – для считывания величин токов используются высокоточные резисторы (не хуже 1%).

ПОДЕЛИТЬСЯ

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here