Maitinimo šaltinio pulsacijos ir pulsacijos koeficientas
Pagrindinė maitinimo šaltinio funkcija yra elektros energijos tiekimas elektroniniams gaminiams, tačiau maitinimo šaltinis neišvengiamai sukels raibuliavimą, triukšmą ir pan., o tai sumažins elektroninės sistemos ir net viso gaminio stabilumą ir patikimumą.
Įtampos pulsacija gali labai paveikti įvairias maitinimo šaltinio grandines, pvz., A/D konversijos grandines, operacinių stiprintuvų grandines, lygintuvo filtrų grandines ir kt. Įprastos programos turi šiuos pavojus:
generuoti nepageidaujamas harmonikas, dėl kurių viršįtampis arba viršsrovė gali sukelti avarijas; padidinti papildomus nuostolius ir sumažinti elektros įrenginių efektyvumą bei panaudojimą;
Nenormaliai veikti įrangą, paspartinti senėjimą ir sutrumpinti tarnavimo laiką; sukelti relinės apsaugos, automatinių įrenginių, kompiuterinių sistemų ir kitos įrangos neįprastą veikimą arba netinkamą veikimą;
Tai gali sukelti matavimo ir matavimo prietaisų nukrypimus; trukdyti ryšio sistemoms, pabloginti signalo perdavimo kokybę ir net sugadinti ryšio įrangą.
Todėl, projektuojant elektroninius gaminius, būtina tiksliai išmatuoti pulsaciją ir slopinti pulsaciją tam tikrame diapazone.
1 Maitinimo šaltinio pulsacijos ir pulsacijos koeficientas
Griežtai kalbant, reguliuojamą maitinimo šaltinį sudaro keturios dalys: galios transformatorius, lygintuvo grandinė, filtro grandinė ir įtampos stabilizavimo grandinė. Kadangi DC-DC taip pat gali būti laikomas reguliuojamu maitinimo šaltiniu, lygintuvo grandinė, filtro grandinė ir įtampos stabilizavimo grandinė yra laikomos trimis būtinomis reguliuojamo maitinimo dalimis [1].
Lygintuvo grandinėje naudojami vienpusiai laidūs įtaisai, paverčiantys kintamąją srovę į pulsuojančią nuolatinę srovę. Pulsuojanti nuolatinė srovė nėra lygi, joje yra daug kintamosios srovės komponentų.
Filtro grandinėje naudojami energijos kaupimo komponentai, kad pulsuojančią nuolatinės srovės energiją paverstų santykinai plokščia nuolatine srove. Dėl skirtingo filtro grandinės veikimo, nors ji gali išfiltruoti daugumą kintamosios srovės komponentų, ji negali jos visiškai išfiltruoti.
Įtampos stabilizavimo grandinė po ištaisymo ir filtravimo naudoja grandinės reguliavimo funkciją, kad stabilizuotų išėjimo įtampą ir sumažintų kintamosios srovės komponentą iki minimumo. Šis kintamosios srovės komponentas, kurio negalima visiškai filtruoti kartu su stabilios įtampos išėjimu, vadinamas pulsavimo įtampa.
Siekiant apibūdinti nuolatinės srovės reguliuojamo maitinimo šaltinio filtravimo veikimą, įvedama pulsacijos koeficiento sąvoka [2-3]. Pulsacijos koeficientas ψ apibrėžiamas kaip pulsavimo įtampos Vr ir nuolatinės srovės išėjimo įtampos Vo efektyviosios vertės procentinė vertė, tai yra:
Pulsacijos koeficientas yra svarbus rodiklis norint įvertinti stabilią ir gryną nuolatinės srovės maitinimo šaltinio išvestį. Pagal pirmiau pateiktą formulę matyti, kad pulsavimo įtampą reikia išmatuoti norint rasti pulsacijos koeficientą.
2 Maitinimo šaltinio pulsacijos matavimas
Norint tiksliai išmatuoti maitinimo šaltinio pulsaciją, paprastai reikia dviejų prietaisų, būtent elektroninės apkrovos (elektroninės apkrovos) ir skaitmeninio saugojimo osciloskopo (DSO).
Elektroninės apkrovos palengvina srovės reguliavimą ir paprastai nustatomos pastovios varžos režimu (CR); skaitmeniniai saugojimo osciloskopai gali tiesiogiai užfiksuoti visą pulsacijos bangos formą, saugoti, sustiprinti ir nuskaityti pulsacijos reikšmę. Pakeiskite osciloskopo rodmenis į formulę, kad gautumėte pulsacijos koeficientą.
Matuodami turite atkreipti dėmesį į šiuos du taškus (šie du taškai yra ypač svarbūs matavimo rezultatų tikslumui):
(1) Skaitmeninio saugojimo osciloskopo zondo įžeminimo laidas turi būti atjungtas, o vietoj jo turi būti naudojamas įžeminimo spyruoklinis kaištis zondo sąrankoje. Tai gali neleisti įžeminimo kilpoms susijungti su EMI triukšmu, todėl matavimo rezultatai bus netikslūs.
Zondo įžeminimo laidas per ilgas, o kilpos plotas per didelis, todėl susidaro priėmimo antena ir aukšto dažnio trikdžiai arba EMI triukšmas susijungia su išmatuotu signalu.
(2) Pats skaitmeninis saugojimo osciloskopas turi pakoreguoti savo nustatymus.
Skaitmeninis saugojimo osciloskopas turi būti gerai įžemintas, kad būtų toliau filtruojamas triukšmas, atsirandantis iš maitinimo šaltinio galo; naudokite skaitmeninio saugojimo osciloskopo kintamosios srovės jungtį, kad blokuotumėte nuolatinę srovę, kad pulsavimo testas būtų intuityvesnis ir tikslesnis;
Atliekant bendrą pulsacijos testą, dažnis turi būti apribotas iki 20 MHz, todėl skaitmeninis saugojimo osciloskopas turėtų atverti 20 MHz dažnių juostos pločio ribą, kad būtų izoliuotas aukšto dažnio triukšmas.
3 būdai, kaip slopinti maitinimo šaltinio bangavimą
Norint slopinti reguliuojamo maitinimo šaltinio išėjimo įtampos pulsaciją, paprastai naudojami šie keturi metodai: RLC filtravimo metodas, bendrojo režimo filtravimo metodas, ferito magnetinio žiedo filtravimo metodas ir trijų metodų derinys.
Filtro grandinė, slopinanti DC-DC maitinimo šaltinio pulsaciją, parodyta eksperimentiniu patikrinimu. Tikrinimo eksperimente buvo pasirinktas 100 W DC-DC maitinimo šaltinis, 48 V įvestis, 5 V išvestis, SD -100C-5 modelis iš Meanwell.
Skaitmeninis saugojimo osciloskopas pasirenka GWINSTEK GDS-1072B, kurio dažnių juostos plotis yra 70 MHz, atrankos dažnis 1 GSa/s, o saugojimo gylis – 10 M kanale.
Elektroninė apkrova yra GWINSTEK PEL{{0}}, kurios įtampos diapazonas yra 1,5–150 V, srovės diapazonas – 0–35 A, o galia – 175 W.
Pagal šį skaičiavimą srovė grandinėje yra 20A. 3 paveiksle parodyta maitinimo šaltinio pulsacijos bandymo prijungimo blokinė schema.
Kad maitinimo šaltinio pulsacijos slopinimo efektas būtų intuityvesnis ir akivaizdesnis, pirmiausia trumpai sujunkite SD-100C-5 filtro grandinę ir išmatuokite jos išėjimo įtampos pulsaciją. Iš to matyti, kad maitinimo šaltinio pulsacija yra maždaug 85,6 mVpp, o efektyvioji vertė yra 48,2 mVrms.
