Coeficient de ondulació i ondulació de la font d'alimentació
La funció principal d'una font d'alimentació és proporcionar energia elèctrica per als productes electrònics, però la font d'alimentació introduirà inevitablement ondulacions, soroll, etc., cosa que reduirà l'estabilitat i la fiabilitat del sistema electrònic i fins i tot de tot el producte.
La ondulació de tensió pot afectar molt diversos circuits de la font d'alimentació, com ara circuits de conversió A/D, circuits amplificadors operacionals, circuits de filtre rectificador, etc. Les aplicacions habituals tenen els següents perills:
Generar harmònics no desitjats, provocant sobretensió o sobreintensitat per provocar accidents; augmentar les pèrdues addicionals i reduir l'eficiència i la utilització dels equips elèctrics;
Fa que l'equip funcioni de manera anormal, acceleri l'envelliment i escurça la vida; provocar que la protecció de relés, dispositius automàtics, sistemes informàtics i altres equips funcionin de manera anormal o no funcionin amb normalitat;
Pot provocar desviacions en els instruments de mesura i mesura; interferir amb els sistemes de comunicació, reduir la qualitat de la transmissió del senyal i fins i tot danyar els equips de comunicació.
Per tant, a l'hora de dissenyar productes electrònics, cal mesurar amb precisió la ondulació i suprimir la ondulació dins d'un determinat rang.
1 Ondulació de la font d'alimentació i coeficient de ondulació
En sentit estricte, la font d'alimentació regulada inclou quatre parts: transformador de potència, circuit rectificador, circuit de filtre i circuit d'estabilització de tensió. Com que DC-DC també es pot considerar una font d'alimentació regulada, el circuit rectificador, el circuit de filtre i el circuit d'estabilització de tensió es consideren les tres parts necessàries de la font d'alimentació regulada [1].
El circuit rectificador utilitza dispositius conductors unidireccionals per convertir el corrent altern en corrent continu pulsat. El corrent continu polsant no és suau i conté una gran quantitat de components de corrent altern.
El circuit de filtre utilitza components d'emmagatzematge d'energia per convertir la potència de corrent continu pulsada en una potència de corrent continu relativament plana. A causa del rendiment diferent del circuit de filtre, tot i que pot filtrar la majoria dels components de CA, no pot filtrar-lo completament.
El circuit d'estabilització de la tensió després de la rectificació i el filtrat utilitza la funció d'ajust del circuit per estabilitzar la tensió de sortida i reduir el component de CA al mínim. Aquest component de CA que no es pot filtrar completament juntament amb la sortida de tensió estable s'anomena tensió ondulada.
Per caracteritzar el rendiment del filtratge de la font d'alimentació regulada en corrent continu, s'introdueix el concepte de coeficient d'ondulació [2-3]. El coeficient de ondulació ψ es defineix com el valor percentual del valor efectiu de la tensió de ondulació Vr i la tensió de sortida de CC Vo, és a dir:
El coeficient de ondulació és un indicador important per avaluar la sortida estable i pura d'una font d'alimentació de CC. Segons la fórmula anterior, es pot veure que s'ha de mesurar la tensió de ondulació per trobar el coeficient de ondulació.
2 Mesura de la ondulació de la font d'alimentació
La mesura precisa de la ondulació de la font d'alimentació requereix generalment dos instruments, és a dir, la càrrega electrònica (càrrega electrònica) i l'oscil·loscopi d'emmagatzematge digital (DSO).
Les càrregues electròniques faciliten l'ajust del corrent i generalment s'estableixen en mode de resistència constant (CR); Els oscil·loscopis d'emmagatzematge digital poden capturar directament tota la forma d'ona de ondulació, emmagatzemar, amplificar i llegir el valor de ondulació. Substituïu la lectura de l'oscil·loscopi a la fórmula per obtenir el coeficient de ondulació.
Quan mesureu, heu de parar atenció als dos punts següents (aquests dos punts són especialment importants per a la precisió dels resultats de la mesura):
(1) El cable de terra de la sonda de l'oscil·loscopi d'emmagatzematge digital s'ha de desconnectar i s'ha d'utilitzar el pin de molla de terra del conjunt de la sonda. Pot evitar que els llaços de terra s'acoblen al soroll EMI, fent que els resultats de les mesures siguin inexactes.
El cable de terra de la sonda és massa llarg i l'àrea del bucle és massa gran, formant una antena receptora i provocant que el desordre d'alta freqüència o el soroll EMI s'acoblen al senyal mesurat.
(2) El propi oscil·loscopi d'emmagatzematge digital ha d'ajustar la seva configuració.
L'oscil·loscopi d'emmagatzematge digital ha d'estar ben connectat a terra per filtrar encara més el soroll afegit des de l'extrem de la font d'alimentació; utilitzeu l'acoblament de CA de l'oscil·loscopi d'emmagatzematge digital per bloquejar DC, fent que la prova d'ondulació sigui més intuïtiva i precisa;
Les proves generals de ondulació requereixen que la freqüència estigui limitada per sota dels 20 MHz, de manera que l'oscil·loscopi d'emmagatzematge digital hauria d'obrir el límit d'ample de banda de 20 MHz per aïllar el soroll d'alta freqüència.
3 mètodes per suprimir la ondulació de la font d'alimentació
Per suprimir la ondulació de la tensió de sortida d'una font d'alimentació regulada, generalment s'adopten els quatre mètodes següents: mètode de filtrat RLC, mètode de filtratge en mode comú, mètode de filtrat d'anell magnètic de ferrita i una combinació dels tres mètodes.
El circuit de filtre que suprimeix la ondulació de la font d'alimentació DC-DC es demostra mitjançant la verificació experimental. A l'experiment de verificació, es va seleccionar una font d'alimentació DC-DC de 100 W, entrada de 48 V, sortida de 5 V, model SD-100C{-5 de Meanwell.
L'oscil·loscopi d'emmagatzematge digital tria el GDS-1072B de GWINSTEK, amb una amplada de banda de 70 MHz, una freqüència de mostreig d'1GSa/s i una profunditat d'emmagatzematge de 10 M per canal.
La càrrega electrònica és PEL{{0}} de GWINSTEK, amb un rang de tensió d'1,5V~150V, un rang de corrent de 0~35A i una potència de 175W.
Segons aquest càlcul, el corrent al circuit és de 20 A. La figura 3 mostra el diagrama de blocs de connexió de la prova de ondulació de la font d'alimentació.
Per tal de fer que l'efecte de suprimir l'ondulació de la font d'alimentació sigui més intuïtiu i evident, primer curtcircuiteu el circuit de filtre de SD-100C-5 i mesureu l'ondulació de la seva tensió de sortida. A partir d'això, es pot veure que la ondulació de la font d'alimentació és d'aproximadament 85,6 mVpp i el valor efectiu és de 48,2 mVrms.
