Barošanas avota pulsācijas un pulsācijas koeficients
Barošanas avota galvenā funkcija ir nodrošināt elektrisko enerģiju elektroniskajiem izstrādājumiem, taču tas neizbēgami radīs viļņus, troksni utt. barošanas laikā, kas samazinās elektroniskās sistēmas un pat visa izstrādājuma stabilitāti un uzticamību.
Sprieguma pulsācija var ievērojami ietekmēt dažādas barošanas avota ķēdes, piemēram, A/D konversijas ķēdi, operacionālā pastiprinātāja ķēdi, taisngrieža filtra ķēdi utt. Izplatītām lietojumprogrammām ir šādi apdraudējumi:
Tiek ģenerētas neparedzētas harmonikas, lai izraisītu negadījumus, ko izraisa pārspriegums vai pārspriegums; palielināt papildu zudumus un samazināt elektroiekārtu efektivitāti un noslogojumu;
Ļaujiet iekārtai darboties neparasti, paātriniet novecošanos un saīsiniet kalpošanas laiku; likt releja aizsardzībai, automātiskajām ierīcēm, datorsistēmām un citam aprīkojumam darboties neparasti vai nedarboties normāli;
Padarīt mērīšanas un mērinstrumentus novirzīties; 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, stabilizētajā barošanas blokā ir četras daļas: strāvas transformators, taisngrieža ķēde, filtra ķēde un sprieguma stabilizatora ķēde. Tā kā DC-DC var uzskatīt arī par stabilizētu barošanas avotu, taisngrieža ķēde, filtra ķēde un stabilizētā sprieguma ķēde tiek uzskatītas par nepieciešamajām trīs stabilizētā 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.
Filtra ķēde izmanto enerģijas uzkrāšanas elementu, lai pārveidotu pulsējošo līdzstrāvu relatīvi plakanā līdzstrāvā. Filtra ķēdes atšķirīgās veiktspējas dēļ, lai gan lielāko daļu maiņstrāvas komponentu var izfiltrēt, tos nevar pilnībā izfiltrēt.
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 izfiltrēt ar stabilu sprieguma izeju, sauc par pulsācijas spriegumu.
Lai raksturotu līdzstrāvas regulētās barošanas avota filtra veiktspēju, tiek ieviests pulsācijas koeficienta jēdziens [2-3]. Definējiet pulsācijas koeficientu ψ kā pulsācijas sprieguma efektīvās vērtības Vr un līdzstrāvas izejas sprieguma Vo procentuālo vērtību, proti:
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 digitālās glabāšanas osciloskops (Digital Storage Oscilloscope, DSO).
Elektroniskā slodze ir ērta, lai regulētu strāvu, un tā parasti ir iestatīta pastāvīgās pretestības režīmā (CR); digitālais uzglabāšanas osciloskops var tieši uztvert visu pulsācijas viļņu formu, saglabāt un pastiprināt to 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 jāaizstāj ar zemējuma atsperes tapu zondes komplektā. Tas var novērst zemes cilpas savienojumu ar EMI troksni un padarīt mērījumu rezultātu neprecīzu.
Zondes zemējuma vads ir pārāk garš un cilpas laukums ir pārāk liels, veidojot uztveršanas antenu, izmērītajā signālā tiks pievienoti augstfrekvences traucējumi vai EMI troksnis.
(2) Ciparu atmiņas osciloskopam pašam ir jāpielāgo iestatījumi.
Digitālajam glabāšanas osciloskopam ir jābūt ar labu zemējumu, lai vēl vairāk filtrētu no barošanas avota pievienoto jucekli; izmantojiet digitālā atmiņas osciloskopa maiņstrāvas savienojumu, lai bloķētu līdzstrāvu, padarot pulsācijas pārbaudi intuitīvāku un precīzāku;
Vispārējā pulsācijas pārbaude prasa, lai frekvence būtu ierobežota zem 20 MHz, tāpēc digitālajam atmiņas osciloskopam ir jāatver 20 MHz joslas platuma ierobežojums, lai izolētu augstfrekvences troksni.
3 Strāvas padeves pulsācijas slāpēšanas metodes
Parasti ir četras metodes, kā nomākt regulētā barošanas avota izejas sprieguma pulsāciju: RLC filtrēšanas metode, kopējā režīma filtrēšanas metode, ferīta magnētiskā gredzena filtrēšanas metode un trīs metožu kombinācija.
Filtra ķēde līdzstrāvas-līdzstrāvas barošanas avota pulsācijas slāpēšanai ir parādīta ar eksperimentālu pārbaudi. Pārbaudes eksperimentā ir izvēlēts 100 W līdzstrāvas-līdzstrāvas barošanas avots ar 48 V ieeju un 5 V izeju, un modelis ir Meanwell SD-100C-5.
Digitālais krātuves osciloskops izvēlas GWINSTEK GDS-1072B, joslas platums ir 70 MHz, iztveršanas ātrums ir 1 GSa/s, un katra kanāla uzglabāšanas dziļums ir 10 M.
Elektroniskā slodze ir PEL{{0}} no GWINSTEK, sprieguma diapazons ir 1,5–150 V, strāvas diapazons ir 0–35 A un jauda ir 175 W.
Saskaņā ar šo aprēķinu strāva ķēdē ir 20A. 3. attēlā ir jaudas pulsācijas testa savienojuma blokshēma.
Lai padarītu barošanas avota pulsācijas slāpēšanas efektu intuitīvāku un acīmredzamāku, vispirms tiek īssavienota SD-100C-5 filtra ķēde un tiek mērīta tās izejas sprieguma pulsācija. Var iegūt, ka barošanas avota pulsācija ir aptuveni 85,6 mVpp, un efektīvā vērtība ir 48,2 mVrms.
