Ο παράγοντας κυματισμού και το τροφοδοτικό
Η κύρια λειτουργία του τροφοδοτικού είναι να παρέχει ηλεκτρική ενέργεια για ηλεκτρονικά προϊόντα, αλλά αναπόφευκτα θα εισάγει κυματισμούς, θόρυβο κ.λπ. κατά την τροφοδοσία ρεύματος, γεγονός 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 κύκλωμα μετατροπής A/D, κύκλωμα λειτουργικού ενισχυτή, κύκλωμα φίλτρου ανορθωτή κ.λπ. Οι συνήθεις εφαρμογές έχουν τους ακόλουθους κινδύνους:
Δημιουργούνται απροσδόκητες αρμονικές για να προκαλέσουν ατυχήματα που προκαλούνται από υπέρταση ή υπερβολικό ρεύμα. αύξηση της πρόσθετης απώλειας και μείωση της απόδοσης και της χρήσης του ηλεκτρικού εξοπλισμού.
Κάντε τον εξοπλισμό να λειτουργεί ασυνήθιστα, επιταχύνετε τη γήρανση και μειώστε τη διάρκεια ζωής. να κάνετε την προστασία ρελέ, τις αυτόματες συσκευές, τα συστήματα υπολογιστών και άλλο εξοπλισμό να λειτουργούν ασυνήθιστα ή να μην λειτουργούν κανονικά·
Να αποκλίνουν τα όργανα μέτρησης και μέτρησης. παρεμποδίζουν τα συστήματα επικοινωνίας, μειώνουν την ποιότητα μετάδοσης σήματος, ακόμη και βλάπτουν τον 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 σταθεροποιημένο τροφοδοτικό περιλαμβάνει τέσσερα μέρη: μετασχηματιστή ισχύος, κύκλωμα ανορθωτή, κύκλωμα φίλτρου και κύκλωμα σταθεροποιητή τάσης. Εφόσον το DC-DC μπορεί επίσης να θεωρηθεί ως σταθεροποιημένο τροφοδοτικό, το κύκλωμα ανορθωτή, το κύκλωμα φίλτρου και το κύκλωμα σταθεροποιημένης τάσης θεωρούνται ως τα απαραίτητα τρία μέρη της σταθεροποιημένης τροφοδοσίας [1].
Το κύκλωμα ανορθωτή χρησιμοποιεί αγώγιμες συσκευές μονής κατεύθυνσης για να μετατρέψει το εναλλασσόμενο ρεύμα σε παλμικό συνεχές ρεύμα. Το παλλόμενο συνεχές ρεύμα δεν είναι ομαλό και περιέχει μεγάλη ποσότητα εναλλασσόμενου ρεύματος.
Το κύκλωμα φίλτρου χρησιμοποιεί το στοιχείο αποθήκευσης ενέργειας για να μετατρέψει το παλλόμενο συνεχές ρεύμα σε ένα σχετικά επίπεδο συνεχές ρεύμα. Λόγω της διαφορετικής απόδοσης του κυκλώματος φίλτρου, αν και τα περισσότερα από τα στοιχεία εναλλασσόμενου ρεύματος μπορούν να φιλτραριστούν, δεν μπορούν να φιλτραριστούν 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 με τη σταθερή έξοδο τάσης ονομάζεται τάση κυματισμού.
Προκειμένου να χαρακτηριστεί η απόδοση του φίλτρου του τροφοδοτικού ρυθμιζόμενου DC, εισάγεται η έννοια του συντελεστή κυματισμού [2-3]. Ορίστε τον συντελεστή κυματισμού ψ ως την εκατοστιαία τιμή της πραγματικής τιμής της τάσης κυματισμού Vr και της τάσης εξόδου συνεχούς ρεύματος Vo, συγκεκριμένα:
Ο συντελεστής κυματισμού είναι ένας σημαντικός δείκτης για την αξιολόγηση της σταθερής και καθαρής εξόδου της τροφοδοσίας συνεχούς ρεύματος. 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 (Ψηφιακός παλμογράφος αποθήκευσης, DSO).
Το ηλεκτρονικό φορτίο είναι βολικό για τη ρύθμιση του ρεύματος και γενικά ρυθμίζεται στη λειτουργία σταθερής αντίστασης (CR). ο ψηφιακός παλμογράφος αποθήκευσης μπορεί να συλλάβει απευθείας ολόκληρη την κυματομορφή κυματισμού, να την αποθηκεύσει και να την ενισχύσει και να διαβάσει την τιμή κυματισμού. Αντικαταστήστε την ένδειξη του παλμογράφου στον τύπο για να λάβετε τον παράγοντα 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 αποσυνδεθεί και να αντικατασταθεί με τον πείρο ελατηρίου γείωσης στο συγκρότημα του ανιχνευτή. Μπορεί να αποτρέψει τη σύζευξη του βρόχου γείωσης στο θόρυβο EMI και να κάνει το αποτέλεσμα της μέτρησης ανακριβές.
Το καλώδιο γείωσης του καθετήρα είναι πολύ μακρύ και η περιοχή βρόχου είναι πολύ μεγάλη, σχηματίζοντας μια κεραία λήψης, ακαταστασία υψηλής συχνότητας ή θόρυβος EMI θα συζευχθεί στο μετρούμενο σήμα.
(2) Ο ίδιος ο ψηφιακός παλμογράφος αποθήκευσης πρέπει να προσαρμόσει τις ρυθμίσεις.
Ο ψηφιακός παλμογράφος αποθήκευσης πρέπει να έχει καλή γείωση για να φιλτράρει περαιτέρω την ακαταστασία που προστίθεται από το τροφοδοτικό. 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 20 MHz για να απομονώσει το θόρυβο υψηλής συχνότητας.
3 Μέθοδοι για την καταστολή του κυματισμού τροφοδοσίας
Για την καταστολή του κυματισμού της τάσης εξόδου του ρυθμιζόμενου τροφοδοτικού, υιοθετούνται γενικά οι ακόλουθες τέσσερις μέθοδοι: μέθοδος φιλτραρίσματος RLC, μέθοδος φιλτραρίσματος κοινού τρόπου λειτουργίας, μέθοδος φιλτραρίσματος μαγνητικού δακτυλίου φερρίτη και συνδυασμός των τριών μεθόδων.
Το κύκλωμα φίλτρου για την καταστολή του κυματισμού τροφοδοσίας DC-DC αποδεικνύεται μέσω πειραματικής επαλήθευσης. Στο πείραμα επαλήθευσης, επιλέγεται ένα τροφοδοτικό DC-DC 100W με είσοδο 48V και έξοδο 5V και το μοντέλο είναι SD-100C{-5 του Meanwell.
Ο ψηφιακός παλμογράφος αποθήκευσης επιλέγει το GDS-1072B του GWINSTEK, το εύρος ζώνης είναι 70 MHz, ο ρυθμός δειγματοληψίας είναι 1GSa/s και το βάθος αποθήκευσης κάθε καναλιού είναι 10M.
Το ηλεκτρονικό φορτίο είναι PEL{{0}} από την GWINSTEK, το εύρος τάσης είναι 1,5V~150V, το εύρος ρεύματος είναι 0~35A και η ισχύς είναι 175W.
Σύμφωνα με αυτόν τον υπολογισμό, το ρεύμα στο κύκλωμα είναι 20Α. Το σχήμα 3 είναι το μπλοκ διάγραμμα σύνδεσης της δοκιμής κυματισμού ισχύος.
Προκειμένου να γίνει πιο διαισθητικό και προφανές το αποτέλεσμα της καταστολής του κυματισμού του τροφοδοτικού, το κύκλωμα φίλτρου του SD-100C-5 βραχυκυκλώνεται πρώτα και μετράται ο κυματισμός της τάσης εξόδου του. Μπορεί να ληφθεί ότι ο κυματισμός τροφοδοσίας είναι περίπου 85,6 mVpp και η πραγματική τιμή είναι 48,2 mVrms.
