EMI Filter Design for Buck Converter With Feed-Forward Control

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Date
2004
Major/Subject
Tehoelektroniikka
Mcode
S-81
Degree programme
Language
en
Pages
76
Series
Abstract
The buck (step-down) converter is one of the basic converters. Switched mode dc-dc converters are used to convert the unregulated dc input voltage to regulated dc output voltage. This work presents EMI filter design for buck converter with input voltage feed-forward control (IVFF). Closed loop and open loop transfer function models of the buck converter with IVFF are analysed. IVFF is quite rarely discussed control scheme, in literature usually only feedback control is applied; because IVFF alone is less accurate than feedback control since output sensing is not involved. However, in IVFF there is no loop delay waiting for an output error signal to appear after input variations. In the thesis IVFF control is used together with the feedback control to improve the dynamic performance of the converter. It is shown that the limited duty ratio of the converter applied with IVFF is slowing down the control loop. The thesis provides an overview of the EMI sources of an SMPS. Measurement setups for conducted noise and a practical method for EMI filter design are presented. The simulation model is implemented according to theoretical models and the features of the control IC TPS40600. A 36 W prototype of the buck converter was built to verify the theory and simulated results.

Jännitettä laskeva katkoja on yksi peruskatkojista. Hakkuriteholähteissä pyritään tuottamaan vaihtelevasta syöttöjännitteestä tarkasti aseteltu lähtöjännite. Työssä suunnitellaan EMI suodatin syöttöjännitteen myötäkytkennällä ohjatulle jännitettä laskevalle katkojalle. Jännitettä laskevan katkojan avoimen ja suljetun järjestelmän siirtofunktiomallit on analysoitu syöttöjännitteen myötäkytkennälle. Syöttöjännitteen myötäkytkentä on melko harvoin käytetty säätötekniikka. Kirjallisuudessa käytetään yleensä pelkästään takaisinkytkentää jännitteen myötäkytkennän sijasta. Syöttöjännitteen myötäkytkentä ei ole yhtä tarkka kuin takaisinkytkentä, koska kuorman muutoksia ei ole kompensoitu. Syöttöjännitteen myötäkytketyssä säädössä ei ole kuitenkaan mukana takaisinkytkennän aiheuttamia viiveitä syöttöjännitemuutoksia kompensoitaessa. Diplomityössä käytetään syöttöjännitteen myötäkytkentää ja takaisinkytkentää yhdessä parantamaan katkojan dynaamista toimintaa. Työssä on osoitettu, että syöttöjännitteen myötäkytkennällä säädetyllä katkojalla pulssisuhteen rajoitteisuus hidastaa takaisinkytkennän toimintaa. Työssä tarkastellaan myös sähkömagneettisten häiriöiden syntyä hakkuriteholähteessä, johtuvien häiriöiden mittausta ja suodattimen suunnittelua. Simulointimalli on toteutettu teoreettisten mallien ja käytetyn ohjainpiirin TPS40600 ominaisuuksien perusteella. Työtä varten rakennettiin 36 W jännitettä laskeva katkoja, jonka avulla verrataan teoriaa ja simuloituja tuloksia.
Description
Supervisor
Kyyrä, Jorma
Keywords
Switch-Mode Power Converter, hakkuriteholähde, Buck Converter, jännitettä laskeva katkoja, EMI Filter, suodatin, Feed Forward, myötäkytkentä, Control Bandwidth, säädön taajuuskaista
Other note
Citation