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閱讀：87發(fā)布時(shí)間：2024-9-27
如果您的 DC-DC轉(zhuǎn)換器不工作并且您檢查了明顯的問題（未插入、未打開、輸入保險(xiǎn)絲熔斷等），則問題可能是由負(fù)電阻引起的輸入阻抗。一種常見的解決方案是將電阻交流耦合到電路中，或者將電阻與電路隔開。這可以通過將正確的電容器盡可能靠近直流轉(zhuǎn)換器的輸入引腳來實(shí)現(xiàn)。
介紹
我們中的許多人都有購買 DC-DC轉(zhuǎn)換器的經(jīng)驗(yàn)，并且它工作得很好；理想情況下，這是常態(tài)。不幸的是，我們大多數(shù)人也有過 DC-DC轉(zhuǎn)換器無法正常工作的經(jīng)歷，我們可以確定問題的根源并找到合適的解決方案。這個(gè)問題可能是基本的；轉(zhuǎn)換器未插入，電源未打開，或輸入保險(xiǎn)絲熔斷?；締栴}都比較容易發(fā)現(xiàn)和解決。對(duì)于直流輸入開關(guān)電源，情況往往更為復(fù)雜；一切都正確連接，簡單的問題已經(jīng)消除，但轉(zhuǎn)換器仍然不能產(chǎn)生正確的輸出電壓。在這種情況下，問題可能是 DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗與向轉(zhuǎn)換器供電的電源的輸出阻抗相互作用。當(dāng)存在此阻抗問題時(shí)，轉(zhuǎn)換器的輸出電壓將具有顯著的交流分量，并且轉(zhuǎn)換器的輸入電壓也將存在明顯的交流信號(hào)。
為了簡化這個(gè)討論，我們將考慮施加到 DC-DC轉(zhuǎn)換器輸出的恒定阻抗負(fù)載。提供給恒定阻抗負(fù)載的功率也是恒定的，因?yàn)閐c-dc 轉(zhuǎn)換器的輸出電壓是恒定的。提供給輸出負(fù)載的恒定功率意味著恒定功率由轉(zhuǎn)換器的輸入端汲取。現(xiàn)在樂趣開始了！我們創(chuàng)建了一個(gè)功率負(fù)載（具有恒定輸出功率負(fù)載的 dc-dc 轉(zhuǎn)換器），它吸收恒定功率，與施加的電壓無關(guān)（dc-dc 轉(zhuǎn)換器上的負(fù)載是恒定的，功率轉(zhuǎn)換效率是恒定的，因此由轉(zhuǎn)換器的輸入汲取的功率是恒定的）。正如我們將看到的，讓負(fù)載汲取恒定功率與施加電壓無關(guān)是一種有趣的情況。
負(fù)電阻
對(duì)于這種類型的負(fù)載，當(dāng)施加到 dc-dc 轉(zhuǎn)換器的輸入電壓上升時(shí)，輸入電流會(huì)下降，而當(dāng)施加到轉(zhuǎn)換器的輸入電壓下降時(shí)，輸入電流會(huì)上升。增量電流和電壓反向移動(dòng)的情況是負(fù)增量電阻的行為。對(duì)于更熟悉的正增量電阻，施加電壓的上升導(dǎo)致施加的電流增加，施加的電壓下降導(dǎo)致施加的電流下降。
振蕩
我們現(xiàn)在將討論負(fù)增量輸入電阻的潛在影響之一。了解由電容器和電感器組成的電路的行為將很有幫助。如果能量施加到電容器和電感器電路，能量將在與電容器相關(guān)的電場(chǎng)（電容器兩端的電壓）和與電感器相關(guān)的磁場(chǎng)（通過電感器的電流）之間交換。這種能量交換將表現(xiàn)為元件兩端的正弦電壓和流經(jīng)元件的電流，即振蕩電路的行為。
在具有電容器和電感器的實(shí)際電路中，還存在與組件相關(guān)的寄生電阻。這種寄生電阻會(huì)消耗能量，振蕩最終會(huì)停止。
負(fù)阻力和振蕩
如果在 RLC 電路中添加負(fù)電阻，它可以消除正電阻并創(chuàng)建一個(gè)電阻為零的電路，并且可以繼續(xù)振蕩。具有電容、電感和零電阻的電路可能在特定的工作條件下正確（或錯(cuò)誤）發(fā)生在 DC-DC 轉(zhuǎn)換器的輸入端。當(dāng) DC-DC 轉(zhuǎn)換器的負(fù)輸入阻抗抵消相關(guān)電容和電感的正阻抗時(shí)，振蕩將持續(xù)。
應(yīng)該理解，電路的電容和電感可以是物理元素（有意的或寄生的），也可以由電源的輸出阻抗和dc-dc轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗合成。合成的負(fù)電阻和可能合成的電抗元件具有這樣的特性，即隨著系統(tǒng)運(yùn)行條件的變化，合成元件的值也會(huì)發(fā)生變化。這種情況的一個(gè)挑戰(zhàn)是，很難對(duì)與 DC-DC 轉(zhuǎn)換器相關(guān)的系統(tǒng)進(jìn)行精確建模，以確定在什么工作條件下會(huì)發(fā)生振蕩。這種情況的另一個(gè)挑戰(zhàn)是在某些操作條件下會(huì)存在振蕩，而在其他操作條件下不會(huì)出現(xiàn)振蕩。
對(duì)阻尼振蕩的積極抵抗
盡管可能難以預(yù)測(cè)會(huì)導(dǎo)致振蕩的工作條件，但在電源的輸出和 DC-DC 轉(zhuǎn)換器的輸入之間添加正電阻相對(duì)容易，從而不會(huì)持續(xù)振蕩。增加電阻的兩種選擇是在電源和 DC-DC 轉(zhuǎn)換器之間串聯(lián)一個(gè)電阻元件，或者在電源的輸出和 DC-DC 轉(zhuǎn)換器的輸入之間并聯(lián)一個(gè)電阻元件。不幸的是，這些解決方案中的任何一個(gè)所消耗的功率通常都太大而無法接受。常用的第三種解決方案是將電阻交流耦合到電路中或直流阻斷電路中的電阻。這種耦合或阻塞的好處是電阻會(huì)影響交流信號(hào)（振蕩），而不影響直流信號(hào)（所需的功率流）。實(shí)現(xiàn)這種所需電阻的一種方法是將具有大電容值（數(shù)十到數(shù)百微法拉，取決于功率水平）的電解電容器放置在盡可能靠近 DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸入引腳的位置。電容器的等效串聯(lián)電阻 (ESR) 交流耦合到電路中，用于耗散足夠的能量以防止持續(xù)振蕩，但與直流電源路徑隔離，因此不會(huì)耗散與直流電源相關(guān)的能量。取決于功率水平）盡可能靠近 DC-DC 轉(zhuǎn)換器的輸入引腳。電容器的等效串聯(lián)電阻 (ESR) 交流耦合到電路中，用于耗散足夠的能量以防止持續(xù)振蕩，但與直流電源路徑隔離，因此不會(huì)耗散與直流電源相關(guān)的能量。取決于功率水平）盡可能靠近 DC-DC 轉(zhuǎn)換器的輸入引腳。電容器的等效串聯(lián)電阻 (ESR) 交流耦合到電路中，用于耗散足夠的能量以防止持續(xù)振蕩，但與直流電源路徑隔離，因此不會(huì)耗散與直流電源相關(guān)的能量。???????
電容的 ESR 需要足夠小以不消耗過多的功率，并且需要足夠大以有效抑制振蕩。的電解電容器具有正確數(shù)量的 ESR，可在此應(yīng)用中使用。極低成本的電解電容器可能具有過高的 ESR，從而導(dǎo)致過多的功耗。成本的電解電容器、薄膜電容器和陶瓷電容器的 ESR 值可能太低而無法適當(dāng)?shù)匾种普袷帯?/p>
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