Barošanas avota pulsācijas un pulsācijas koeficients
Barošanas avota galvenā funkcija ir nodrošināt elektrisko enerģiju elektroniskajiem izstrādājumiem, taču barošanas avota neizbēgami radīs viļņus, troksni utt., kas samazinās elektroniskās sistēmas un pat visa izstrādājuma stabilitāti un uzticamību.
Sprieguma pulsācija var ievērojami ietekmēt dažādas barošanas avota ķēdes, piemēram, A/D pārveidošanas shēmas, darbības pastiprinātāja ķēdes, taisngrieža filtru shēmas utt. Izplatītajiem lietojumiem ir šādi apdraudējumi:
Radīt nevēlamas harmonikas, izraisot pārspriegumu vai pārstrāvu, kas izraisa negadījumus; palielināt papildu zudumus un samazināt elektroiekārtu efektivitāti un noslogojumu;
Izraisīt iekārtu neparastu darbību, paātrināt novecošanos un saīsināt kalpošanas laiku; izraisīt releja aizsardzības, automātisko ierīču, datorsistēmu un citu iekārtu neparastu darbību vai nespēju darboties normāli;
Tas var izraisīt novirzes mērīšanas un mērīšanas instrumentos; traucēt sakaru sistēmu darbību, samazināt signāla pārraides kvalitāti un pat sabojāt sakaru iekārtas.
Tāpēc, izstrādājot elektroniskos izstrādājumus, ir nepieciešams precīzi izmērīt pulsāciju un nomākt pulsāciju noteiktā diapazonā.
1 Barošanas avota pulsācijas un pulsācijas koeficients
Stingri sakot, regulētajā barošanas avotā ietilpst četras daļas: strāvas transformators, taisngrieža ķēde, filtra ķēde un sprieguma stabilizācijas ķēde. Tā kā DC-DC var uzskatīt arī par regulējamu barošanas avotu, taisngrieža ķēde, filtra ķēde un sprieguma stabilizācijas ķēde tiek uzskatītas par trim nepieciešamajām regulētās barošanas avota daļām [1].
Taisngrieža ķēdē tiek izmantotas vienvirziena vadošas ierīces, lai pārveidotu maiņstrāvu pulsējošā līdzstrāvā. Pulsējošā līdzstrāva nav vienmērīga un satur lielu daudzumu maiņstrāvas komponentu.
Filtra ķēdē tiek izmantoti enerģijas uzglabāšanas komponenti, lai pārveidotu pulsējošu līdzstrāvu par relatīvi plakanu līdzstrāvu. Filtra ķēdes atšķirīgās veiktspējas dēļ, lai gan tā var filtrēt lielāko daļu maiņstrāvas komponentu, tā nevar to pilnībā filtrēt.
Sprieguma stabilizācijas ķēde pēc iztaisnošanas un filtrēšanas izmanto ķēdes regulēšanas funkciju, lai stabilizētu izejas spriegumu un samazinātu maiņstrāvas komponentu līdz minimumam. Šo maiņstrāvas komponentu, ko nevar pilnībā filtrēt kopā ar stabila sprieguma izvadi, sauc par pulsācijas spriegumu.
Lai raksturotu līdzstrāvas regulētās barošanas avota filtrēšanas veiktspēju, tiek ieviests pulsācijas koeficienta jēdziens [2-3]. Pulsācijas koeficients ψ ir definēts kā pulsācijas sprieguma Vr un līdzstrāvas izejas sprieguma Vo efektīvās vērtības procentuālā vērtība, tas ir:
Pulsācijas koeficients ir svarīgs rādītājs, lai novērtētu līdzstrāvas barošanas avota stabilu un tīru izvadi. Saskaņā ar iepriekš minēto formulu var redzēt, ka pulsācijas spriegums ir jāmēra, lai atrastu pulsācijas koeficientu.
2 Barošanas avota pulsācijas mērīšana
Precīzai barošanas avota pulsācijas mērīšanai parasti ir nepieciešami divi instrumenti, proti, elektroniskā slodze (elektroniskā slodze) un digitālais uzglabāšanas osciloskops (DSO).
Elektroniskās slodzes atvieglo strāvas regulēšanu un parasti tiek iestatītas nemainīgas pretestības režīmā (CR); Digitālās atmiņas osciloskopi var tieši uztvert visu pulsācijas viļņu formu, saglabāt, pastiprināt un nolasīt pulsācijas vērtību. Aizvietojiet osciloskopa rādījumu formulā, lai iegūtu pulsācijas koeficientu.
Veicot mērījumus, jums jāpievērš uzmanība šādiem diviem punktiem (šie divi punkti ir īpaši svarīgi mērījumu rezultātu precizitātei):
(1) Digitālā atmiņas osciloskopa zondes zemējuma vads ir jāatvieno, un tā vietā ir jāizmanto zemējuma atsperes tapa zondes komplektā. Tas var novērst zemējuma cilpu savienojumu ar EMI troksni, padarot mērījumu rezultātus neprecīzus.
Zondes zemējuma vads ir pārāk garš un cilpas laukums ir pārāk liels, veidojot uztveršanas antenu un izraisot augstfrekvences traucējumus vai EMI troksni, kas savienojas ar izmērīto signālu.
(2) Ciparu atmiņas osciloskopam pašam ir jāpielāgo iestatījumi.
Digitālajam uzglabāšanas osciloskopam ir jābūt labi iezemētam, lai vēl vairāk filtrētu troksni, kas tiek pievienots no barošanas avota gala; izmantojiet digitālā atmiņas osciloskopa maiņstrāvas savienojumu, lai bloķētu līdzstrāvu, padarot pulsācijas pārbaudi intuitīvāku un precīzāku;
Lai veiktu vispārīgu pulsācijas pārbaudi, frekvence ir jāierobežo zem 20 MHz, tāpēc digitālajam atmiņas osciloskopam ir jāatver 20 MHz joslas platuma ierobežojums, lai izolētu augstfrekvences troksni.
3 metodes, lai apspiestu barošanas avota pulsāciju
Lai nomāktu regulēta barošanas avota izejas sprieguma pulsāciju, parasti tiek izmantotas šādas četras metodes: RLC filtrēšanas metode, kopējā režīma filtrēšanas metode, ferīta magnētiskā gredzena filtrēšanas metode un trīs metožu kombinācija.
Filtra ķēde, kas nomāc līdzstrāvas-līdzstrāvas barošanas avota pulsāciju, tiek demonstrēta ar eksperimentālu pārbaudi. Pārbaudes eksperimentā tika izvēlēts 100 W līdzstrāvas-līdzstrāvas barošanas avots, 48 V ieeja, 5 V izeja, modelis SD-100C-5 no Meanwell.
Digitālās atmiņas osciloskops izvēlas GWINSTEK GDS-1072B ar joslas platumu 70 MHz, iztveršanas ātrumu 1GSa/s un glabāšanas dziļumu 10 M kanālā.
Elektroniskā slodze ir PEL{{0}} no GWINSTEK, ar sprieguma diapazonu 1,5–150 V, strāvas diapazonu no 0–35 A un jaudu 175 W.
Saskaņā ar šo aprēķinu strāva ķēdē ir 20A. 3. attēlā parādīta barošanas avota pulsācijas testa savienojuma blokshēma.
Lai padarītu barošanas avota pulsācijas slāpēšanas efektu intuitīvāku un acīmredzamāku, vispirms īssavienojiet SD-100C-5 filtra ķēdi un izmēriet tās izejas sprieguma pulsāciju. No tā var redzēt, ka barošanas avota pulsācija ir aptuveni 85,6 mVpp un efektīvā vērtība ir 48,2 mVrms.
