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高频开关电源纹波的产生和数字锁相环的结构

高频开关电源纹波的产生和数字锁相环的结构

发布日期:2017-11-18 作者:鸿亿电源 点击:

我们终极的目的是要把输出纹波降低到可以忍受的程度,达到这个目的最根本的解决方法就是要尽量避免纹波的产生,首先要清晰高频开关电源纹波的种类和产生原因。


跟着SWITCH的开关,电感L中的电流也是在输出电流的有效值上下波动的。所以在输出端也会泛起一个与SWITCH同频率的纹波,一般所说的纹波就是指这个。它与输出电容的容量和ESR有关系。这个纹波的频率与开关电源相同,为几十到几百KHz。另外,SWITCH一般选用双极性晶体管或者MOSFET,无论是哪种,在其导通和截止的时候,都会有一个上升时间和下降时间。这时候在电路中就会泛起一个与SWITCH上升下降时间的频率相同或者奇数倍频的噪声,一般为几十MHz。同样二极管D在反向恢复瞬间,其等效电路为电阻电容和电感的串联,会引起谐振,产生的噪声频率也为几十MHz。这两种噪声一般叫做高频噪声,幅值通常要比纹波大得多。


假如是AC/DC变换器,除了上述两种纹波(噪声)以外,还有AC噪声,频率是输入AC电源的频率,为50~60Hz左右。还有一种共模噪声,是因为良多高频开关电源的功率器件使用外壳作为散热器,产生的等效电容导致的。由于本人是做汽车电子研发的,对于后两种噪声接触较少,所以暂不考虑。

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高频开关电源仿真波形,整流器网侧A相电压电流波形,可以看出,整流器很快达到单位功率因数运行。图4(b)为三相电网电压设定310 V时直流侧给定电压udc为600 V的波形。可见直流电压纹波系数很小,系统处在稳定运行状态。由此可知数字锁相算法的可行性和正确性。在实际运行中,还会出现三相电网电压的频率在工频50 Hz附近波动的情况。取频率偏移+0.5 Hz,电网电压310 V,给定直流电压600 V时进行仿真。


普通锁相环在三相电压出现频漂时明显不能准确锁相,电流波形失真较严重。而从图5(b)可以看出新型锁相环则能快速锁定输入信号频率和相位,对电网电压频漂有良好的抑制作用。仿真实验结果验证了该新型锁相环在电压畸变时锁相的优越性。


针对三相电压型PWM高频开关电源在三相电网电压频率偏移时,普通锁相环响应速度慢、锁相精度差等缺点,提出了一种基于坐标变换的新型数字锁相环,并将其应用到三相PWM整流器系统中,实现了对电压信号的无差跟踪。这种新型锁相环实现方法简单,能够快速锁定电源电压频率和相位。仿真验证了理论分析的正确性和可行性。

本文网址:http://www.hongyidy.com/news/367.html

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