Jim Williams presenta dei suggerimenti per minimizzare il residuo di ripple degli alimentatori switching che si rileva nelle uscite dei regolatori lineari. Il video è tratto dall'Application Note 101 di Linear Technology
Salve, mi chiamo Jim Williams e sono qui oggi per parlarvi di come minimizzare il residuo di commutazione nei regolatori di output. Si può scaricare questa presentazione e altri dettagli da linear.com. Ora iniziamo!
Tutti noi vogliamo regolare gli output dei regolatori di commutazione e i regolatori lineari si usano normalmente per produrre dei puri DC output. Infatti, un output dei regolatori di commutazione è composto dal residuo delle oscillazioni di bassa frequenza dei regolatori di commutazione insieme al residuo di una banda armonica molto ampia associata agli intervalli di commutazione o al regolatore di frequenza. I regolatori lineari hanno delle restrizioni nella sensibilità per regolare le alte frequenze del contenuto delle oscillazioni.
Si può vedere come lo scarto delle oscillazioni inizi nelle basse frequenze intorno ai 60 Db per poi diventare 25/30 Db. Intorno ai 100 MHz il contenuto della commutazione non è più regolabile. Cosa facciamo noi a proposito? Diamo un'occhiata nel dettaglio alla prima diapositiva. Prima di tutto, i componenti di filtro hanno dei parassiti al proprio interno, una serie di induttori e resistenze. Anche se usiamo una serie di induttori per rendere il condensatore più efficiente i contenuti più colpiti dai parassiti mostrano come si comportano gli induttori nelle alte frequenze.
Il regolatore ha un passaggio interno dei parassiti che va ovunque e i componenti del filtro output soffrono gli stessi problemi che hanno i componenti del filtro input. Per questo sul monitor dell'oscilloscopio vengono mostrate cose che non ci dovrebbero essere. Questo è ciò che appare di solito sul display dell'oscilloscopio. Questo è il ripple dell'input, questo è il ripple dell'output. Si può vedere come l'oscillazione (ripple) va verso il basso, a le contrazioni sono molto più marcate.
Se aumentiamo il valore dei filtri output del condensatore ecco che le oscillazioni si appianano, ma le contrazioni rimangono pressochè le stesse. Come possiamo liberarcene? Il segreto sta nel mettere una ferrite (ferrite beads) davanti al filtro del condensatore su entrambi i regolatori, output e input. Ecco cosa succede quando poniamo una ferrite al regolatore input, si può vedere un'eccezionale riduzione sotto i 5 MV. Se mettiamo un altra ferrite al regolatore di output davanti al filtro del condensatore
si avrà un'ulteriore riduzione.
Vediamolo nel dettaglio. Qui abbiamo una curva molto verticale e veloce, poi possiamo vedere come l'ampiezza della banda si riduca. il miglioramento è evidente grazie alle ferriti. Quando si misura questa sensibilità è prudente controllare personalmente il piano coassiale nel punto di misurazione. In teoria, non ci dovrebbe essere nulla qui. In pratica, ci sono circa 100 microvolt, ma è il normale residuo ed è accettabile all'interno delle due aree, ma è comunque troppo alto. Riceviamo sempre molte domande dalla gente di come misurare questa sensibilità e le uscite della banda.
Fondamentalmente, prendiamo un amplificatore e gli trasmettiamo 50Ω all'oscilloscopio. Si può aggiungere all'amplificatore del regolatore in prova un condensatore di accoppiamento. Ma è essenziale che questa prova di connessione sia puramente coassiale, a causa dell'alta frequenza e della sensibilità molto alta. Se si fa tutto nella maniera corretta e velocemente si avrà quello mostrato nell'ultima foto, ripetuto qui.
C'è una connessione del piano coassiale più piccola di due pollici.
La forma dell'onda non è valorizzata in questa presentazione ed è praticamente inutile. Si deve avere un passaggio coassiale puro di misurazione. Si possono avere più dettagli e informazioni collegandosi al sito www.linear.com. Grazie per il vostro tempo!
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L’utilizzo di regolatori lineari in uscita ad alimentatori switching viene in genere utilizzato quando si hanno piu uscite e con carichi fortemente variabili. Infatti in questo ultimo caso forti sbalzi di assorbimento sull’uscita primaria, possono influire anche sulla secondaria.
La gestione degli alimentatori a commutazione multiuscita è tutt’altro che semplice. Ecco una soluzione è utilizzare un regolatore lineare per l’uscita secondaria. Infatti spesso si ha necessità di grandi potenze sui 12V o 24V mentre sui 5V o 3V (per alimentare il microcontroller ad esempio) le pretese in corrente sono minori.
Inserendo un regolatore lineare in un alimentatore switching abbiamo evidentemente il problema del ripple generato dalla frequenza di switching. Questo ovviamente ce lo ritroviamo in uscita e, se ad esempio per i 24V di potenza che alimentano i motori, è ininfluente, per i 5V del microcontroller, può essre fastidioso.
Ancora una “chicca” da Linear Tech 🙂