Частота собственного резонанса MLCC в схеме понижающего преобразователя

Предположим, я использую синхронный понижающий преобразователь, переключающийся на частоте 1 МГц, и 47 мкФ MLCC на его выходе, частота собственного резонанса которого соответствует частоте 1 МГц.

Насколько я понимаю, использование выходного конденсатора преобразователя постоянного тока вблизи или на частоте собственного резонанса — неплохая идея. Но я не уверен. Я думаю, что не должно быть проблем с нестабильностью, пока резонансная частота комбинации индуктор/конденсатор значительно выше или ниже 1 МГц. Итак, для 47 мкФ и 2,2 мкГн у меня есть резонанс около f = 15 кГц, что должно быть хорошо.

Является ли проблема в этой ситуации «потерей» или даже «оборотом» фазового сдвига конденсатора? Я должен отметить, что преобразователь использует ШИМ постоянной частоты и (насколько я могу сделать вывод из блок-схемы ниже) управление режимом пикового тока.

введите описание изображения здесь

Ответы (3)

Я думаю, что не должно быть проблем с нестабильностью, пока резонансная частота комбинации индуктор/конденсатор значительно выше или ниже 1 МГц.

Стабильность зависит в основном от поведения схемы в пределах полосы пропускания контура управления и немного выше. Как говорится в другом ответе, ключевым параметром является запас по фазе контура управления. Это измеряется на частоте, где усиление разомкнутого контура проходит через единицу.

Эта частота, как правило, намного ниже, чем частота переключения регулятора, обычно в 10 раз, то есть около 100 кГц в вашем примере (но прочитайте свое техническое описание и проанализируйте свою конструкцию, чтобы выяснить, что это такое в вашей конкретной схеме).

Редактировать: я должен добавить, что выходной конденсатор также важен для сглаживания пульсаций сигнала переключения. Это отдельный вопрос от стабильности контура управления. Как говорится в другом ответе, сигнал переключения будет содержать гармоники, намного превышающие основную частоту, поэтому вы, вероятно, захотите включить конденсаторы с более низким значением и более высоким SRF параллельно с вашим MLCC на 47 мкФ для работы с этими компонентами.

Это нормально для частот ниже 1 МГц, но, поскольку ШИМ представляет собой сигнал с быстрым переключением, гармоники будут присутствовать вплоть до нескольких сотен МГц. Те гармоники, которые выше собственной резонансной частоты конденсаторов, будут постепенно уменьшаться.

Это может означать шумное выходное напряжение и источник электромагнитных помех.

Итак, схема должна работать нормально с точки зрения стабильности, независимо от точной схемы управления? Электромагнитные помехи — это отдельная история, с которой можно справиться, соединив параллельно конденсаторы меньшего размера и/или последовательный феррит.
Он может стать нестабильным, потому что вы подаете высокочастотную хрень в цепь обратной связи, а это не то, что ожидается. Нет общего ответа, кроме как не делать этого!
Хорошо, но разве «ВЧ-дерьмо», которое вставляется в петлю обратной связи в этом случае, как минимум (кроме фазового сдвига)? Другой конденсатор, вероятно, будет иметь больший импеданс прямо на основной частоте переключения. И как мне грустно, в любом случае нужны меньшие конденсаторы, которые имеют низкий импеданс для гармоник. Это не сильно влияет на выбор «основных» выходных конденсаторов?
Нет, если ваш конденсатор саморезонансный на частоте 1 МГц, то он не будет эффективен на более высоких частотах, потому что он становится катушкой индуктивности и не фильтрует дерьмо. Подумайте об этом некоторое время или сделайте симуляцию.
Да, я уже подтвердил вашу точку зрения, что конденсатор не эффективен ДЛЯ ГАРМОНИК, но он должен быть для основной частоты, это было точкой в ​​моем последнем комментарии.
Если ваш объемный конденсатор является саморезонансным на частоте 1 МГц, запараллелите его конденсаторами меньшего размера, чтобы избавиться от ВЧ-дерьма.

Критические критерии выбора должны учитывать как коэффициент затухания пульсаций импеданса (ESR + Xc) с (DCR + XL), так и запас по фазе.

Запас по фазе должен быть не менее 45 градусов, чтобы избежать значительного звона после переходных нагрузок. Добротность на частоте кроссовера должна быть уменьшена, чтобы избежать больших фазовых отклонений. Если ваш SRF слишком низок по отношению к частоте переключения, запас по фазе будет нарушен. Более высокое ESR может облегчить это, что снижает добротность и улучшает запас по фазе за счет увеличения пульсаций.

Вот пример того, что я имел в виду.

Обратите внимание, что SRF на частоте 1 МГц не оказывает плохого влияния на АЧХ на частоте 1 МГц, но выбор 47 мкГн теперь с дросселем 2 мкГн вызывает серьезный резонанс вблизи 37 кГц с усилением 20 дБ и, таким образом, очень плохой запас по фазе с высокой добротностью 10.

введите описание изображения здесь

Таким образом, значение LC и Q, определяемое соотношением X(f)/(DCR+ESR), являются гораздо более важными, чем SRF C.

Хорошо! Не могли бы вы дать мне совет, как оценить конденсатор, который соответствует заданному запасу по фазе? Честно говоря, я не знаю, как настроить уравнения для контура управления. это должно быть возможно, когда известны внутренние устройства регулятора, но в техническом описании не подробно описаны детали внутренней компенсации.
посмотрите на другие заметки о приложении, а затем
Частота собственного резонанса MLCC в схеме понижающего преобразователя
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v