Ist es möglich, die Ausgangswelligkeit von SMPS zu eliminieren, indem zwei parallele SMPS verwendet werden, um phasenverschobene Ausgänge zueinander zu erzeugen?

Die Spannungswelligkeit am Ausgang ist das Integral des Stroms in den Ausgangskondensatoren. Wenn wir davon ausgehen, dass die Last einen konstanten Strom zieht, muss der von dem/den Schaltwandler(n) gelieferte Strom ebenfalls konstant sein, damit die Brummspannung Null ist.

Wenn der Welligkeitsstrom von den Umschaltern bei der Schaltfrequenz eine schöne saubere Sinuskurve wäre, wäre das, was Sie vorschlagen, möglich. Stattdessen ist es, wie der Name schon sagt, eine Wellenform, die sich aus dem Schalten ergibt, manchmal kann der Strom Null sein (Böcke, die im "kontinuierlichen Modus" laufen, liefern die ganze Zeit Strom, Boosts, Flybacks und Wandler, die im diskontinuierlichen Modus laufen, nicht) und wenn der Strom ist geliefert wird, ist es nicht ganz konstant (wie nahe es konstant ist, hängt vom Wert des Induktors ab). Die genaue Form der Wellenform hängt von vielen Faktoren ab, einschließlich Versorgungsspannung und Laststrom.

Allerdings wird Ihre Methode die Welligkeit zwar nicht vollständig eliminieren, sie jedoch erheblich reduzieren. Wir nennen dies einen "Mehrphasen"-Konverter und es kann mit einer beliebigen Anzahl von Phasen von 2 aufwärts durchgeführt werden.

Nehmen wir zunächst an, dass die Wellenformen aller Wandler zeitverschobene Kopien voneinander sind und periodisch bei der Schaltfrequenz sind (dies sind Annäherungen an die Realität, aber für den Moment gut genug). Wir können jede periodische Wellenform als eine Reihe von Sinuswellen bei Harmonischen der Schaltfrequenz betrachten.

Wenn wir n perfekt angepasste Phasen haben, dann eliminieren wir alle Harmonischen, die kein Vielfaches von n sind. Im Allgemeinen sind niedrigere Harmonische bei den meisten Wellenformen tendenziell größer als höhere, und darüber hinaus fungiert der Ausgangskondensator als Integrator, was bedeutet, dass hochfrequente Brummströme viel weniger Einfluss auf die Brummspannung haben als niederfrequente.

Dies wird in der Praxis durchgeführt, beispielsweise beschreibt http://www.linear.com/docs/4166 einen Wandler-IC, der zum direkten Ansteuern von zwei Phasen ausgelegt ist und eine Funktionalität zum Synchronisieren mehrerer Chips bietet, um Wandler mit bis zu 12 Phasen zu bauen.

Ist es möglich, die Ausgangswelligkeit von SMPS zu eliminieren, indem zwei parallele SMPS verwendet werden, um phasenverschobene Ausgänge zueinander zu erzeugen?

NEIN.

Einige Schaltnetzteile sind jedoch mehrphasig, was bedeutet, dass sie mehrere parallel geschaltete Antriebsstränge enthalten. Dies geschieht normalerweise, um die Ausgangsstromfähigkeit zu erhöhen, aber die Phasen werden normalerweise auch gleichmäßig über einen Zyklus gestaffelt betrieben, um die Welligkeit zu reduzieren .

Das Eliminieren der Welligkeit unter Verwendung von zwei Versorgungen würde erfordern, dass jede genau die entgegengesetzte Welligkeit der anderen aufweist und diese beiden dann genau mitteln. Es sollte klar sein, dass das niemals passieren wird.

Abgesehen davon, dass Sie eine Welligkeit von absolut 0 angeben, besteht der Hauptfehler in Ihrem Denkprozess darin, dass die Welligkeit von Schaltnetzteilen wahrscheinlich nicht symmetrisch pro Halbwellenform ist. Ihr Diagramm zeigt Sinus, für den dies funktionieren würde, aber die Welligkeit von Schaltnetzteilen ist stacheliger. Oder es kann ein Trapezausgang mit ziemlich scharfem Anstieg und dann langsamerem Abfall oder manchmal ein langsamer Anstieg mit schnellem Abfall sein. Laständerungen wirken sich auch auf die Amplitude und Form der Welligkeit aus. Diese um 180° phasenverschobenen Wellenformen werden nicht zu einer flachen Linie gemittelt.

Sie können zwar nicht die gesamte Welligkeit eliminieren, aber Sie können alle Komponenten bei der grundlegenden Schaltfrequenz eliminieren, indem Sie einen Zweiphasenschalter verwenden. Ein n-Phasen-Umschalter kann alle Oberwellen bis zur (n-1)-ten eliminieren. Offensichtlich führen Fehlanpassungen und Offsets von Komponenten in der Praxis dazu, dass einige davon unvollkommen sind, aber in der Praxis ist eine sehr signifikante (10-20 dB) Reduzierung möglich, und die Spitze-Spitze-Welligkeit am Ausgang kann reduziert werden, oder äquivalent dazu die Ausgangskapazität reduziert werden für die gleiche Welligkeit.

Einige SMPS-ICs haben Sync-Eingänge/Ausgänge. Mit diesem Typ ist es möglich, mehrere ICs mehrphasig zu betreiben. Dadurch wird die Welligkeitsfrequenz erhöht und die Welligkeitsamplitude verringert, was das Filtern erleichtert.

Es könnte einfacher sein, einfach einen einzigen mehrphasigen Controller zu verwenden, um mehrere Schalter zu handhaben.

Freilaufende SMPS-ICs ohne Sync-E/A wären nicht einfach und möglicherweise unmöglich in eine schöne Polyphase zu synchronisieren.