Bagaimana mengatasi kebisingan switching power supply
Matikan, ukuran kecil, biaya rendah, dan efisiensi tinggi menjadikannya nilai yang bagus.
Namun, kelemahan terbesarnya adalah kebisingan output yang tinggi karena transien switching yang tinggi. Kekurangan inilah yang mencegahnya digunakan di sirkuit analog berkinerja tinggi yang terutama ditenagai oleh regulator linier.
Namun, telah terbukti bahwa dalam banyak aplikasi konverter switching yang difilter dengan baik dapat menggantikan regulator linier untuk menghasilkan catu daya dengan noise rendah.
Oleh karena itu, perlu dirancang filter multi-tahap yang optimal dan teredam untuk menghilangkan kebisingan keluaran dari konverter daya switching.
Contoh rangkaian pada artikel ini akan menggunakan konverter boost, namun hasilnya bisa langsung diterapkan pada konverter DC-DC manapun. Gambar 1 menunjukkan bentuk gelombang dasar konverter boost dalam mode arus konstan (CCM).
Gambar 1. Tegangan Dasar dan Bentuk Gelombang Arus dari Boost Converter
Filter output penting untuk topologi penambah, atau topologi lainnya dengan mode arus terputus-putus, karena waktu naik dan turun yang cepat dari arus di sakelar B. Hal ini menghasilkan induktansi parasit di sakelar eksitasi, tata letak, dan kapasitor keluaran. Hasilnya adalah bahwa dalam penggunaan sebenarnya, bentuk gelombang keluaran lebih mirip Gambar 2 daripada Gambar 1, bahkan dengan tata letak yang baik dan kapasitor keluaran keramik.
2. Bentuk gelombang terukur tipikal dari boost converter di DCM
Riak switching (frekuensi switching) karena perubahan muatan kapasitor sangat kecil dibandingkan dengan dering yang tidak teredam dari saklar keluaran, selanjutnya disebut sebagai kebisingan keluaran. Biasanya, kebisingan keluaran ini berkisar dari 10 MHz hingga lebih dari 100 MHz, jauh melampaui frekuensi resonansi sendiri dari sebagian besar kapasitor keluaran keramik. Oleh karena itu, menambahkan kapasitansi ekstra tidak banyak membantu redaman kebisingan.
Ada juga banyak jenis filter yang cocok untuk memfilter keluaran ini. Kami akan menjelaskan setiap filter dan memberikan desain langkah demi langkah.
Rumus dalam makalah ini tidak ketat, dan beberapa asumsi yang masuk akal dibuat untuk menyederhanakan rumus ini sampai batas tertentu. Beberapa iterasi masih diperlukan, karena setiap komponen mempengaruhi nilai komponen lainnya.
Alat desain ADIsimPower menghindari masalah ini dengan menggunakan rumus linierisasi untuk nilai komponen (seperti biaya atau ukuran) untuk mengoptimalkan sebelum benar-benar memilih komponen, lalu mengoptimalkan keluaran setelah memilih komponen sebenarnya dari database ribuan perangkat . Tetapi tingkat kerumitan ini tidak diperlukan saat memulai dengan sebuah desain. Menggunakan perhitungan yang disediakan, menggunakan simulator SIMPLIS—seperti ADIsimPE™ gratis—atau menghabiskan waktu di meja lab, Anda dapat mencapai desain yang memuaskan dengan sedikit usaha.
