스위칭 전원 공급 장치의 리플 억제
스위칭 리플은 이론적으로나 실제적으로나 모두 존재해야 합니다. 일반적으로 이를 억제하거나 줄이는 다섯 가지 방법이 있습니다.
1. 인덕턴스 및 출력 커패시터 필터 증가
스위칭 전원 공급 장치의 공식에 따르면 인덕터의 전류 변동은 인덕턴스 값에 반비례하고 출력 리플은 출력 커패시터 값에 반비례합니다. 따라서 인덕터 값과 출력 커패시터 값을 높이면 리플을 줄일 수 있습니다.
마찬가지로 출력 리플과 출력 커패시턴스 간의 관계는 vripple=Imax/(Co×f)입니다. 출력 커패시터 값을 높이면 리플을 줄일 수 있음을 알 수 있습니다.
일반적으로 출력 콘덴서는 대용량화를 위해 알루미늄 전해 콘덴서를 사용합니다. 그러나 전해 콘덴서는 고주파 노이즈 억제에 그다지 효과가 없고 ESR이 상대적으로 크기 때문에 알루미늄 전해 콘덴서의 부족함을 보완하기 위해 옆에 세라믹 콘덴서를 병렬로 연결하게 된다.
동시에 스위칭 전원 공급 장치가 작동하면 입력 단자의 전압 Vin은 변경되지 않지만 전류는 스위치와 함께 변경됩니다. 이 때 입력 전원 공급 장치는 일반적으로 전류 입력 단자에 가깝고(BucK 유형을 예로 들면 SWITcH 근처) 커패시터를 병렬로 연결하여 전류를 제공합니다.
리플 감소에 대한 위의 방법의 효과는 제한적입니다. 볼륨 제한으로 인해 인덕턴스가 너무 크지 않습니다. 출력 커패시턴스가 특정 수준까지 증가하면 리플 감소에 뚜렷한 영향을 미치지 않습니다. 스위칭 주파수를 높이면 스위칭 손실이 증가합니다. 따라서 요구 사항이 더 엄격할 때 이 방법은 그다지 좋지 않습니다. 스위칭 전원 등의 원리는 각종 스위칭 전원 설계 매뉴얼을 참조할 수 있습니다.
2. 2단계 필터링, 즉 LC 필터의 추가 단계 추가
LC 필터는 노이즈 리플에 대해 보다 분명한 억제 효과가 있습니다. 제거할 리플의 주파수에 따라 적절한 인덕턴스와 커패시턴스를 선택하여 필터 회로를 형성하면 일반적으로 리플을 매우 잘 줄일 수 있습니다.
LC 필터(Pa) 이전에 샘플링 포인트를 선택하면 출력 전압이 감소합니다. 모든 인덕터에는 DC 저항이 있기 때문에 전류 출력이 있을 때 인덕터 양단에 전압 강하가 발생하여 전원 공급 장치의 출력 전압 강하가 발생합니다. 그리고 이 전압 강하는 출력 전류에 따라 달라집니다.
샘플링 지점은 LC 필터(Pb) 이후에 선택되므로 출력 전압은 우리가 원하는 전압이 됩니다. 그러나 이것은 전원 시스템 내부에 인덕턴스와 커패시터를 도입하여 시스템 불안정을 유발할 수 있습니다. 시스템 안정성에 대해서는 많은 정보가 소개되었으므로 여기에 자세히 쓰지 않겠습니다.
3. 전원 출력 전환 후 LDO 필터에 연결
이것은 리플과 노이즈를 줄이는 가장 효과적인 방법이며 출력 전압이 일정하고 원래 피드백 시스템을 변경할 필요가 없지만 비용과 전력 소비가 가장 높은 방법이기도 합니다. 모든 LDO에는 노이즈 제거 비율이라는 지표가 있습니다. 주파수-dB 곡선입니다.
리플을 줄이기 위해. 스위칭 전원 공급 장치의 PCB 레이아웃도 매우 중요하며 이는 매우 어려운 문제입니다. 전용 스위칭 전원 공급 장치 PCB 엔지니어가 있습니다. 고주파 소음의 경우 고주파 및 큰 진폭으로 인해 후단 필터링이 특정 효과가 있지만 그 효과는 분명하지 않습니다. 이 분야에 대한 특별한 연구가 있으며 간단한 방법은 캐패시턴스 C 또는 RC 또는 직렬 인덕턴스를 다이오드에 연결하는 것입니다.
4. 다이오드에 커패시터 C 또는 RC를 연결합니다.
다이오드를 고속으로 켜고 끌 때 기생 파라미터를 고려해야 합니다. 다이오드의 역회복 기간 동안 등가 인덕턴스와 등가 커패시턴스가 RC 발진기가 되어 고주파 발진을 발생시킨다. 이 고주파 진동을 억제하려면 커패시터 C 또는 RC 스너버 네트워크를 다이오드에 병렬로 연결해야 합니다. 저항은 일반적으로 10Ω-100Ω이고 정전 용량은 4.7pF-2.2nF입니다.
다이오드에 병렬로 연결된 커패시터 C 또는 RC의 값은 시행 착오를 통해서만 결정할 수 있습니다. 제대로 선택하지 않으면 더 심각한 진동이 발생합니다.
고주파 잡음에 대한 요구 사항이 엄격한 경우 소프트 스위칭 기술을 사용할 수 있습니다. 소프트 스위칭 전용 책이 많이 있습니다.
5. 다이오드 다음에 인덕터(EMI 필터)가 옵니다.
이것은 또한 고주파 노이즈를 억제하기 위해 일반적으로 사용되는 방법입니다. 노이즈 발생 주파수를 목표로 적절한 인덕턴스 소자를 선택하면 효과적으로 노이즈를 억제할 수 있습니다. 인덕터의 정격 전류는 실제 요구 사항을 충족해야 합니다. 비교적 간단한 방법은 자세히 설명하지 않겠습니다.
