Factorul de ondulare și sursa de alimentare
Funcția principală a sursei de alimentare este de a furniza energie electrică pentru produsele electronice, dar va introduce inevitabil ondulații, zgomot etc. în timpul sursei de alimentare, ceea ce va reduce stabilitatea și fiabilitatea sistemului electronic și chiar a întregului produs.
Ondularea de tensiune poate afecta foarte mult diferite circuite ale sursei de alimentare, cum ar fi circuitul de conversie A/D, circuitul amplificator operațional, circuitul filtru redresor etc. Aplicațiile obișnuite prezintă următoarele pericole:
Armonicele neașteptate sunt generate pentru a provoca accidente cauzate de supratensiune sau supracurent; creșterea pierderilor suplimentare și reducerea eficienței și utilizării echipamentelor electrice;
Faceți echipamentul să funcționeze anormal, accelerați îmbătrânirea și scurtați durata de viață; face ca protecția cu relee, dispozitivele automate, sistemele informatice și alte echipamente să funcționeze anormal sau să nu funcționeze normal;
Faceți devierea instrumentelor de măsură și măsură; interferează cu sistemele de comunicații, reduc calitatea transmisiei semnalului și chiar deteriorează echipamentele de comunicație.
Prin urmare, atunci când proiectați produse electronice, este necesar să măsurați cu precizie ondulația și să suprimați ondulația într-un anumit interval.
1 Ondularea sursei de alimentare și factorul de ondulare
Strict vorbind, sursa de alimentare stabilizată include patru părți: transformator de putere, circuit redresor, circuit de filtru și circuit stabilizator de tensiune. Deoarece DC-DC poate fi privit și ca o sursă de alimentare stabilizată, circuitul redresor, circuitul de filtru și circuitul de tensiune stabilizată sunt considerate cele trei părți necesare ale sursei de alimentare stabilizate [1].
Circuitul redresor folosește dispozitive conductoare unidirecționale pentru a converti curentul alternativ în curent continuu pulsatoriu. Curentul continuu pulsatoriu nu este neted și conține o cantitate mare de curent alternativ.
Circuitul de filtru folosește elementul de stocare a energiei pentru a converti curentul continuu pulsatoriu într-un curent continuu relativ plat. Datorită performanței diferite a circuitului de filtrare, deși majoritatea componentelor de curent alternativ pot fi filtrate, acestea nu pot fi filtrate complet.
Circuitul de stabilizare a tensiunii după rectificare și filtrare utilizează funcția de reglare a circuitului pentru a stabiliza tensiunea de ieșire și pentru a reduce componenta AC la minimum. Această componentă de curent alternativ care nu poate fi complet filtrată cu tensiunea de ieșire stabilă se numește tensiune de ondulare.
Pentru a caracteriza performanța filtrului sursei de alimentare cu curent continuu reglat, este introdus conceptul de coeficient de ondulare [2-3]. Definiți coeficientul de ondulație ψ ca valoare procentuală a valorii efective a tensiunii de ondulare Vr și a tensiunii de ieșire DC Vo, și anume:
Coeficientul de ondulare este un indice important pentru a evalua ieșirea stabilă și pură a sursei de alimentare CC. Conform formulei de mai sus, se poate observa că tensiunea de ondulare trebuie măsurată pentru a găsi coeficientul de ondulare.
2 Măsurarea ondulației sursei de alimentare
Măsurarea precisă a ondulației sursei de alimentare necesită în general două instrumente, și anume sarcina electronică (încărcare electronică) și osciloscopul de stocare digitală (osciloscopul de stocare digitală, DSO).
Sarcina electronică este convenabilă pentru a regla curentul și, în general, este setată în modul de rezistență constantă (CR); osciloscopul de stocare digitală poate captura direct întreaga formă de undă ondulată, o poate stoca și amplifica și poate citi valoarea ondulației. Înlocuiți citirea osciloscopului în formulă pentru a obține factorul de ondulație.
Când măsurați, trebuie să acordați atenție următoarelor două puncte (aceste două puncte sunt deosebit de importante pentru acuratețea rezultatelor măsurătorii):
(1) Firul de împământare al sondei al osciloscopului de stocare digitală trebuie deconectat și înlocuit cu știftul de împământare din ansamblul sondei. Poate împiedica cuplarea buclei de masă la zgomotul EMI și poate face ca rezultatul măsurării să fie inexact.
Firul de împământare al sondei este prea lung și zona buclei este prea mare, formând o antenă de recepție, dezordinea de înaltă frecvență sau zgomotul EMI va fi cuplat la semnalul măsurat.
(2) Osciloscopul digital de stocare în sine trebuie să ajusteze setările.
Osciloscopul de stocare digitală trebuie să aibă o împământare bună pentru a filtra în continuare dezordinea adăugată de la sursa de alimentare; utilizați cuplajul AC al osciloscopului de stocare digitală pentru a bloca curentul continuu, făcând testul de ondulare mai intuitiv și mai precis;
Testul general de ondulare necesită ca frecvența să fie limitată sub 20MHz, astfel încât osciloscopul de stocare digitală ar trebui să deschidă limita de lățime de bandă de 20MHz pentru a izola zgomotul de înaltă frecvență.
3 Metode de suprimare a ondulației sursei de alimentare
Pentru a suprima ondularea tensiunii de ieșire a sursei de alimentare reglate, se adoptă în general următoarele patru metode: metoda de filtrare RLC, metoda de filtrare în mod comun, metoda de filtrare cu inel magnetic cu ferită și o combinație a celor trei metode.
Circuitul de filtru pentru suprimarea ondulației sursei de alimentare DC-DC este demonstrat prin verificare experimentală. În experimentul de verificare, este selectată o sursă de alimentare DC-DC de 100 W cu intrare de 48 V și ieșire de 5 V, iar modelul este SD-100C-5 de la Meanwell.
Osciloscopul de stocare digitală alege GDS-1072B de GWINSTEK, lățimea de bandă este de 70MHz, rata de eșantionare este de 1GSa/s și adâncimea de stocare a fiecărui canal este de 10M.
Sarcina electronică este PEL{{0}} de la GWINSTEK, domeniul de tensiune este de 1,5V~150V, domeniul de curent este de 0~35A și puterea este de 175W.
Conform acestui calcul, curentul din circuit este de 20A. Figura 3 este schema bloc de conectare a testului de ondulare a puterii.
Pentru a face efectul de suprimare a ondulației sursei de alimentare mai intuitiv și mai evident, circuitul de filtru al SD-100C{-5 este mai întâi scurtcircuitat și se măsoară ondulația tensiunii sale de ieșire. Se poate obține că ondulația sursei de alimentare este de aproximativ 85,6 mVpp, iar valoarea efectivă este de 48,2 mVrms.
