Así que mi pregunta es ¿cuáles son los parámetros y los fenómenos que afectan
La impedancia de entrada de un SMPS en función de la frecuencia y cómo
matemáticamente tratar con ellos?
Esto me ha hecho pensar un poco (¡algo peligroso!). Una SMPS del tipo en el documento de TI es básicamente un convertidor de CC a CC y no un convertidor de CA a CC. Quería aclararlo para que no haya malentendido de lo que estoy hablando en mi respuesta.
Por impedancia de entrada, debemos "considerar" aplicar una pequeña onda sinusoidal sobre la tensión de entrada de CC y luego analizar las cosas. Esa pequeña onda sinusoidal será "modulada" por la acción de conmutación dentro del convertidor y obtendrá una señal (antes del filtro de salida LC del conmutador) que se parece a esto: -
Claramente,estoessololapartedeCAdelaformadeondadesalida;Porsupuesto,sesuperpondráaunatensióndeCC.Ahora,sifiltramosperfectamentelaformadeondadeCA,obtendríaunaondasinusoidaldeexactamentelamismafrecuenciaquelaondasinusoidalintroducidaperoconunaamplitudmáspequeña.
Lareduccióndelaamplitudsedebealciclodetrabajodelconvertidordeconmutación,peroestonotieneningunaconsecuenciaporqueelpuntorealesqueunconvertidordeconmutaciónseguiráemitiendounafrecuenciaquesecorrespondaconlaondasinusoidalsobrelatensióndeentrada.
OKhastaahora?
Entonces,quésucedecuandoestaondasinusoidal"modificada" se encuentra con el filtro LC en la salida del convertidor. Lo llamo un filtro LC porque eso es exactamente lo que es: -
Sí, la L y la C forman una parte fundamental en la transferencia de energía desde la forma de onda conmutada a la salida de CC más estable, pero sigue siendo un filtro LC.
Ese filtro de paso bajo de LC será Q bastante alto. En otras palabras, es capaz de ser muy resonante porque las pérdidas de CC en el inductor son, por diseño, intencionalmente pequeñas y, además, se entiende que el LC natural la frecuencia de resonancia DEBE ser significativamente más baja que la frecuencia de conmutación más baja. Si la frecuencia de conmutación coincidió en gran medida con la frecuencia de resonancia, entonces tiene un problema importante porque la LC actuará como una red de resonancia en serie directamente desde el nodo de conmutación a 0 V y esto devastará la funcionalidad.
Entonces, si la pequeña onda sinusoidal transferida (al cambiar de acción) a la entrada del LC tiene una frecuencia coincidente con la frecuencia de resonancia natural de ese LC, teóricamente tienes un conmutador con impedancia de entrada cero.
Esta es la razón por la cual un SMPS del tipo en el documento (por ejemplo, cualquier regulador de buck) naturalmente tendrá una impedancia de entrada que cae a un valor bastante bajo en alguna frecuencia particular y esta frecuencia está determinada fundamentalmente por la frecuencia de resonancia del filtro de salida .
A esto se agrega el condensador de desacoplamiento de entrada a través de los cables de entrada de cualquier convertidor de conmutación. En otras palabras, hay una caída general de la impedancia de entrada a medida que aumenta la frecuencia. Dado también que el transistor de conmutación no tendrá cero ohmios en la resistencia, hay una leve disminución del efecto resonante descrito anteriormente.
