【電源設計小貼士20】注意那些意外諧振響應
發布時間:2013-02-18 責任編輯:abbywang
【導讀】您曾經將輸入電壓接通到您的電源卻發現它已經失效了嗎?短暫的輸入電壓上升時間和可產生兩倍於輸入電源電壓的高 Q xiezhendianlukenenghuishiwentisuozai。ruguoninxunsuzhongduanganyingyuanjianzhongdedianliubianhuichuxianleisiwenti。huichuxianzheleiwentideyixieqingkuangbaokuorechabadianluhuozheshitukaifangshuruxiangdianciganrao (EMI) 濾波器時。
圖 1 顯示了帶開關輸入的簡化濾波器示意圖。電路的電感可以為有意的也可以是偶然發生的,例如:以太網供電 (PoE) 係統的長通電線路。該圖還顯示了步進的輸入電壓波形,以及阻尼係數小於 1 時的生成輸出電壓。(大於 1 的阻尼係數沒有過衝。)更低阻尼係數的響應形式如下:

高 Q(低阻尼)係統為無阻尼,而濾波器輸出電壓可振鈴至兩倍輸入源 (Vin)。低 Q 係統會限製峰值振鈴電壓。
圖 2 顯示了過衝百分比,其為阻尼比率的函數。使用 0.4(1.25 Q)阻尼比率可將振鈴電壓限定到源電壓的 130%。由you於yu阻zu尼ni電dian阻zu的de額e外wai損sun耗hao或huo將jiang一yi個ge電dian阻zu與yu電dian容rong串chuan聯lian產chan生sheng的de濾lv波bo損sun耗hao可ke能neng是shi不bu可ke接jie受shou的de,因yin此ci這zhe樣yang做zuo或huo許xu並bing不bu切qie實shi際ji。如ru果guo您nin的de設she計ji不bu能neng容rong忍ren這zhe些xie損sun耗hao,那na麼me您nin需xu要yao添tian加jia一yi些xie額e外wai的de組zu件jian。例li如ru,利li用yong串chuan聯lian電dian阻zu以yi及ji同tong濾lv波bo器qi電dian容rong (C1) 並聯的電容器可以進一步阻尼電路。您也可以使用熱插拔電路來限製濾波器的峰值電流;或者您可以將一個二極管同電感器並聯,以提供低阻抗電容充電。
事(shi)情(qing)並(bing)非(fei)如(ru)看(kan)起(qi)來(lai)那(na)樣(yang)糟(zao)糕(gao)。電(dian)感(gan)器(qi)的(de)電(dian)流(liu)會(hui)令(ling)其(qi)飽(bao)和(he),同(tong)時(shi)電(dian)容(rong)充(chong)電(dian)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)比(bi)預(yu)計(ji)更(geng)低(di)的(de)串(chuan)聯(lian)電(dian)感(gan)進(jin)行(xing)。如(ru)果(guo)電(dian)感(gan)飽(bao)和(he),則(ze)濾(lv)波(bo)器(qi)特(te)性(xing)阻(zu)抗(kang)會(hui)像(xiang) Q 一樣下降,從而減少過衝。要檢驗在高 Q 係統中其是否會出現這種情況,請利用電壓階躍除以係統特性阻抗來計算峰值電流。之後,請參閱電感產品說明書確定其是否會飽和。

圖2: 增加阻尼比率(降低 Q)來減少過衝
總之,階躍輸入電壓帶來的濾波器振鈴可導致對下遊電子元件有破壞性影響的電壓。特別是如 PoE 的係統,在使用低損耗陶瓷電容和一些不飽和的電感時它們往往為高 Q,則上述電壓便成為問題。如果電壓達到不可接受的水平,則這些係統會需要更多的阻尼、電流限製或者一種替代充電方法。下麵將介紹一種確定您是否存在問題的簡單過程:

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