Κυματισμός τροφοδοσίας και συντελεστής κυματισμού
Η κύρια λειτουργία ενός τροφοδοτικού είναι να παρέχει ηλεκτρική ενέργεια για ηλεκτρονικά προϊόντα, αλλά η τροφοδοσία ρεύματος αναπόφευκτα θα εισάγει κυματισμούς, θόρυβο κ.λπ., που θα μειώσει τη σταθερότητα και την αξιοπιστία του ηλεκτρονικού συστήματος και ακόμη και ολόκληρου του προϊόντος.
Ο κυματισμός τάσης μπορεί να επηρεάσει σε μεγάλο βαθμό διάφορα κυκλώματα του τροφοδοτικού, όπως κυκλώματα μετατροπής A/D, κυκλώματα λειτουργικού ενισχυτή, κυκλώματα φίλτρων ανορθωτή κ.λπ. Οι συνήθεις εφαρμογές έχουν τους ακόλουθους κινδύνους:
Δημιουργήστε ανεπιθύμητες αρμονικές, προκαλώντας υπερβολική τάση ή υπερβολικό ρεύμα για να προκαλέσει ατυχήματα. να αυξήσει τις πρόσθετες απώλειες και να μειώσει την απόδοση και τη χρήση του ηλεκτρικού εξοπλισμού·
Προκαλέστε τη μη φυσιολογική λειτουργία του εξοπλισμού, επιτάχυνση της γήρανσης και μείωση της διάρκειας ζωής. να προκαλέσουν ανώμαλη λειτουργία της προστασίας ρελέ, αυτόματων συσκευών, συστημάτων υπολογιστών και άλλου εξοπλισμού ή να μην λειτουργούν κανονικά·
Μπορεί να προκαλέσει αποκλίσεις στα όργανα μέτρησης και μέτρησης. παρεμβολές στα συστήματα επικοινωνίας, μείωση της ποιότητας μετάδοσης σήματος και ακόμη και βλάβη στον εξοπλισμό επικοινωνίας.
Επομένως, όταν σχεδιάζετε ηλεκτρονικά προϊόντα, είναι απαραίτητο να μετρήσετε με ακρίβεια τον κυματισμό και να καταστείλετε τον κυματισμό μέσα σε ένα συγκεκριμένο εύρος.
1 Κυματισμός τροφοδοσίας και συντελεστής κυματισμού
Αυστηρά μιλώντας, το ρυθμιζόμενο τροφοδοτικό περιλαμβάνει τέσσερα μέρη: μετασχηματιστή ισχύος, κύκλωμα ανορθωτή, κύκλωμα φίλτρου και κύκλωμα σταθεροποίησης τάσης. Δεδομένου ότι το DC-DC μπορεί επίσης να θεωρηθεί ως ρυθμιζόμενο τροφοδοτικό, το κύκλωμα ανορθωτή, το κύκλωμα φίλτρου και το κύκλωμα σταθεροποίησης τάσης θεωρούνται τα τρία απαραίτητα μέρη του ρυθμιζόμενου τροφοδοτικού [1].
Το κύκλωμα ανορθωτή χρησιμοποιεί μονόδρομες αγώγιμες συσκευές για τη μετατροπή του εναλλασσόμενου ρεύματος σε παλμικό συνεχές ρεύμα. Το παλλόμενο συνεχές ρεύμα δεν είναι ομαλό και περιέχει μεγάλη ποσότητα στοιχείων εναλλασσόμενου ρεύματος.
Το κύκλωμα φίλτρου χρησιμοποιεί εξαρτήματα αποθήκευσης ενέργειας για να μετατρέψει την παλμική ισχύ συνεχούς ρεύματος σε σχετικά επίπεδη ισχύ συνεχούς ρεύματος. Λόγω της διαφορετικής απόδοσης του κυκλώματος φίλτρου, αν και μπορεί να φιλτράρει τα περισσότερα εξαρτήματα AC, δεν μπορεί να το φιλτράρει πλήρως.
Το κύκλωμα σταθεροποίησης τάσης μετά την ανόρθωση και το φιλτράρισμα χρησιμοποιεί τη λειτουργία ρύθμισης του κυκλώματος για να σταθεροποιήσει την τάση εξόδου και να μειώσει το στοιχείο AC στο ελάχιστο. Αυτό το στοιχείο εναλλασσόμενου ρεύματος που δεν μπορεί να φιλτραριστεί πλήρως μαζί με τη σταθερή τάση εξόδου ονομάζεται τάση κυματισμού.
Προκειμένου να χαρακτηριστεί η απόδοση του φιλτραρίσματος τροφοδοσίας ρεύματος με ρύθμιση DC, εισάγεται η έννοια του συντελεστή κυματισμού [2-3]. Ο συντελεστής κυματισμού ψ ορίζεται ως η εκατοστιαία τιμή της πραγματικής τιμής της τάσης κυματισμού Vr και της τάσης εξόδου DC Vo, δηλαδή:
Ο συντελεστής κυματισμού είναι ένας σημαντικός δείκτης για την αξιολόγηση της σταθερής και καθαρής εξόδου ενός τροφοδοτικού DC. Σύμφωνα με τον παραπάνω τύπο, μπορεί να φανεί ότι η τάση κυματισμού πρέπει να μετρηθεί για να βρεθεί ο συντελεστής κυματισμού.
2 Μέτρηση κυματισμού τροφοδοσίας
Η ακριβής μέτρηση του κυματισμού του τροφοδοτικού απαιτεί γενικά δύο όργανα, δηλαδή ηλεκτρονικό φορτίο (Ηλεκτρονικό Φορτίο) και ψηφιακό παλμογράφο αποθήκευσης (DSO).
Τα ηλεκτρονικά φορτία διευκολύνουν τη ρύθμιση του ρεύματος και γενικά ρυθμίζονται σε λειτουργία σταθερής αντίστασης (CR). Οι ψηφιακοί παλμογράφοι αποθήκευσης μπορούν να συλλάβουν απευθείας ολόκληρη την κυματομορφή κυματισμού, να αποθηκεύσουν, να ενισχύσουν και να διαβάσουν την τιμή κυματισμού. Αντικαταστήστε την ένδειξη του παλμογράφου στον τύπο για να λάβετε τον συντελεστή κυματισμού.
Κατά τη μέτρηση, πρέπει να προσέχετε τα ακόλουθα δύο σημεία (αυτά τα δύο σημεία είναι ιδιαίτερα σημαντικά για την ακρίβεια των αποτελεσμάτων της μέτρησης):
(1) Το καλώδιο γείωσης του αισθητήρα του ψηφιακού παλμογράφου αποθήκευσης πρέπει να είναι αποσυνδεδεμένο και αντ' αυτού πρέπει να χρησιμοποιηθεί ο πείρος του ελατηρίου γείωσης στο συγκρότημα του ανιχνευτή. Μπορεί να αποτρέψει τη σύζευξη των βρόχων γείωσης με το θόρυβο EMI, καθιστώντας τα αποτελέσματα των μετρήσεων ανακριβή.
Το καλώδιο γείωσης του αισθητήρα είναι πολύ μακρύ και η περιοχή βρόχου είναι πολύ μεγάλη, σχηματίζοντας μια κεραία λήψης και προκαλώντας ακαταστασία υψηλής συχνότητας ή θόρυβο EMI που συσχετίζεται στο μετρούμενο σήμα.
(2) Ο ίδιος ο ψηφιακός παλμογράφος αποθήκευσης πρέπει να προσαρμόσει τις ρυθμίσεις του.
Ο ψηφιακός παλμογράφος αποθήκευσης πρέπει να είναι καλά γειωμένος για να φιλτράρει περαιτέρω τον θόρυβο που προστίθεται από το άκρο του τροφοδοτικού. χρησιμοποιήστε τη σύζευξη εναλλασσόμενου ρεύματος του ψηφιακού παλμογράφου αποθήκευσης για να μπλοκάρετε το DC, καθιστώντας τη δοκιμή κυματισμού πιο διαισθητική και ακριβή.
Η γενική δοκιμή κυματισμού απαιτεί η συχνότητα να περιορίζεται κάτω από 20 MHz, επομένως ο ψηφιακός παλμογράφος αποθήκευσης θα πρέπει να ανοίξει το όριο εύρους ζώνης των 20 MHz για να απομονώσει το θόρυβο υψηλής συχνότητας.
3 Μέθοδοι για την καταστολή του κυματισμού τροφοδοτικού
Για την καταστολή του κυματισμού της τάσης εξόδου ενός ρυθμιζόμενου τροφοδοτικού, υιοθετούνται γενικά οι ακόλουθες τέσσερις μέθοδοι: μέθοδος φιλτραρίσματος RLC, μέθοδος φιλτραρίσματος κοινού τρόπου, μέθοδος φιλτραρίσματος μαγνητικού δακτυλίου φερρίτη και συνδυασμός των τριών μεθόδων.
Το κύκλωμα φίλτρου που καταστέλλει τον κυματισμό τροφοδοσίας DC-DC αποδεικνύεται μέσω πειραματικής επαλήθευσης. Στο πείραμα επαλήθευσης, επιλέχθηκε τροφοδοτικό DC-DC 100W, είσοδος 48V, έξοδος 5V, Μοντέλο SD-100C{-5 από τη Meanwell.
Ο ψηφιακός παλμογράφος αποθήκευσης επιλέγει το GDS-1072B της GWINSTEK, με εύρος ζώνης 70 MHz, ρυθμό δειγματοληψίας 1GSa/s και βάθος αποθήκευσης 10M ανά κανάλι.
Το ηλεκτρονικό φορτίο είναι PEL{{0}} της GWINSTEK, με εύρος τάσης 1,5V~150V, εύρος ρεύματος 0~35A και ισχύ 175W.
Σύμφωνα με αυτόν τον υπολογισμό, το ρεύμα στο κύκλωμα είναι 20Α. Το σχήμα 3 δείχνει το μπλοκ διάγραμμα σύνδεσης της δοκιμής κυματισμού τροφοδοσίας.
Για να κάνετε πιο διαισθητικό και προφανές το αποτέλεσμα της καταστολής του κυματισμού τροφοδοσίας, βραχυκυκλώστε πρώτα το κύκλωμα φίλτρου του SD-100C-5 και μετρήστε το κυματισμό της τάσης εξόδου του. Από αυτό, μπορεί να φανεί ότι ο κυματισμός του τροφοδοτικού είναι περίπου 85,6 mVpp και η πραγματική τιμή είναι 48,2 mVrms.
