Riple de la font d'alimentació i factor de ondulació
La funció principal de la font d'alimentació és proporcionar energia elèctrica per als productes electrònics, però inevitablement introduirà ondulacions, soroll, etc. durant la font d'alimentació, cosa que reduirà l'estabilitat i la fiabilitat del sistema electrònic i fins i tot el producte sencer.
La ondulació de tensió pot afectar molt diversos circuits de la font d'alimentació, com ara el circuit de conversió A/D, el circuit amplificador operacional, el circuit de filtre rectificador, etc. Les aplicacions habituals tenen els següents perills:
Es generen harmònics inesperats per provocar accidents causats per sobretensió o sobreintensitat; augmentar la pèrdua addicional i reduir l'eficiència i la utilització dels equips elèctrics;
Feu que l'equip funcioni de manera anormal, accelereu l'envelliment i reduïu la vida útil; fer que la protecció de relés, els dispositius automàtics, els sistemes informàtics i altres equips funcionin de manera anormal o no funcionin amb normalitat;
Fer que els instruments de mesura i mesura es desviïn; 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 Riple i factor de ondulació de la font d'alimentació
En sentit estricte, la font d'alimentació estabilitzada inclou quatre parts: transformador de potència, circuit rectificador, circuit de filtre i circuit estabilitzador de tensió. Com que DC-DC també es pot considerar com una font d'alimentació estabilitzada, el circuit rectificador, el circuit de filtre i el circuit de tensió estabilitzada es consideren les tres parts necessàries de la font d'alimentació estabilitzada [1].
El circuit rectificador utilitza dispositius conductors unidireccionals per convertir el corrent altern en corrent continu pulsant. El corrent continu polsant no és suau i conté una gran quantitat de corrent altern.
El circuit de filtre utilitza l'element d'emmagatzematge d'energia per convertir el corrent continu pulsant en un corrent continu relativament pla. A causa del rendiment diferent del circuit de filtre, encara que la majoria dels components de corrent altern es poden filtrar, no es poden filtrar completament.
El circuit d'estabilització de 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 amb la sortida de tensió estable s'anomena tensió ondulada.
Per tal de caracteritzar el rendiment del filtre de la font d'alimentació regulada en corrent continu, s'introdueix el concepte de coeficient d'ondulació [2-3]. Definiu el coeficient de ondulació ψ com el valor percentual del valor efectiu de la tensió d'ondulació Vr i la tensió de sortida de CC Vo, és a dir:
El coeficient de ondulació és un índex important per avaluar la sortida estable i pura de la 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 (Digital Storage Oscilloscope, DSO).
La càrrega electrònica és convenient per ajustar el corrent i, generalment, s'estableix en el mode de resistència constant (CR); l'oscil·loscopi d'emmagatzematge digital pot capturar directament tota la forma d'ona ondulada, emmagatzemar-la i amplificar-la i llegir el valor de ondulació. Substituïu la lectura de l'oscil·loscopi a la fórmula per obtenir el factor 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 substituir pel pin de molla de terra del conjunt de la sonda. Pot evitar l'acoblament del bucle de terra al soroll EMI i fer que el resultat de la mesura sigui inexact.
El cable de terra de la sonda és massa llarg i l'àrea del bucle és massa gran, formant una antena receptora, un desordre d'alta freqüència o un soroll EMI s'acoblarà al senyal mesurat.
(2) El propi oscil·loscopi d'emmagatzematge digital ha d'ajustar la configuració.
L'oscil·loscopi d'emmagatzematge digital ha de tenir una bona connexió a terra per filtrar encara més el desordre afegit de la font d'alimentació; utilitzeu l'acoblament de CA de l'oscil·loscopi d'emmagatzematge digital per bloquejar el corrent continu, fent que la prova de ondulació sigui més intuïtiva i precisa;
La prova de ondulació general requereix que la freqüència estigui limitada per sota de 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
En general, hi ha quatre mètodes per suprimir la ondulació de la tensió de sortida de la font d'alimentació regulada: 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 per suprimir la ondulació de la font d'alimentació DC-DC es demostra mitjançant la verificació experimental. A l'experiment de verificació, es selecciona una font d'alimentació DC-DC de 100 W amb entrada de 48 V i sortida de 5 V i el model és SD-100C-5 de Meanwell.
L'oscil·loscopi d'emmagatzematge digital tria GDS-1072B de GWINSTEK, l'amplada de banda és de 70 MHz, la freqüència de mostreig és d'1GSa/s i la profunditat d'emmagatzematge de cada canal és de 10 M.
La càrrega electrònica és PEL{{0}} de GWINSTEK, el rang de tensió és d'1,5 V ~ 150 V, el rang de corrent és de 0 ~ 35 A i la potència és de 175 W.
Segons aquest càlcul, el corrent al circuit és de 20 A. La figura 3 és el diagrama de blocs de connexió de la prova de ondulació de potència.
Per tal de fer que l'efecte de suprimir l'ondulació de la font d'alimentació sigui més intuïtiu i evident, primer es curtcircuita el circuit de filtre de SD-100C-5 i es mesura la ondulació de la seva tensió de sortida. Es pot obtenir que la ondulació de la font d'alimentació és d'aproximadament 85,6 mVpp i el valor efectiu és de 48,2 mVrms.
