Strømforsyning rippel og rippel koeffisient
Hovedfunksjonen til en strømforsyning er å gi elektrisk energi til elektroniske produkter, men strømforsyningen vil uunngåelig introdusere krusninger, støy, etc., noe som vil redusere stabiliteten og påliteligheten til det elektroniske systemet og til og med hele produktet.
Spenningsrippel kan i stor grad påvirke ulike kretser i strømforsyningen, for eksempel A/D-konverteringskretser, operasjonsforsterkerkretser, likeretterfilterkretser osv. Vanlige applikasjoner har følgende farer:
Generer uønskede harmoniske, forårsaker overspenning eller overstrøm for å forårsake ulykker; øke ytterligere tap og redusere effektiviteten og utnyttelsen av elektrisk utstyr;
Få utstyr til å fungere unormalt, fremskynde aldring og forkorte levetiden; forårsake at relébeskyttelse, automatiske enheter, datasystemer og annet utstyr fungerer unormalt eller ikke fungerer normalt;
Det kan forårsake avvik i måle- og måleinstrumenter; forstyrre kommunikasjonssystemer, redusere signaloverføringskvaliteten og til og med skade kommunikasjonsutstyr.
Derfor, når du designer elektroniske produkter, er det nødvendig å måle krusningen nøyaktig og undertrykke krusningen innenfor et visst område.
1 Strømforsyning rippel og rippel koeffisient
Strengt tatt omfatter den regulerte strømforsyningen fire deler: krafttransformator, likeretterkrets, filterkrets og spenningsstabiliserende krets. Siden DC-DC også kan betraktes som en regulert strømforsyning, regnes likeretterkretsen, filterkretsen og spenningsstabiliserende kretsen som de tre nødvendige delene av den regulerte strømforsyningen [1].
Likeretterkretsen bruker enveis ledende enheter for å konvertere vekselstrøm til pulserende likestrøm. Den pulserende likestrømmen er ikke jevn og inneholder en stor mengde vekselstrømkomponenter.
Filterkretsen bruker energilagringskomponenter for å konvertere pulserende likestrøm til en relativt flat likestrøm. På grunn av den forskjellige ytelsen til filterkretsen, selv om den kan filtrere ut de fleste AC-komponentene, kan den ikke filtrere den helt ut.
Spenningsstabiliserende krets etter retting og filtrering bruker justeringsfunksjonen til kretsen for å stabilisere utgangsspenningen og redusere AC-komponenten til et minimum. Denne AC-komponenten som ikke kan filtreres fullstendig sammen med den stabile spenningsutgangen kalles rippelspenning.
For å karakterisere ytelsen til DC-regulert strømforsyningsfiltrering, introduseres begrepet krusningskoeffisient [2-3]. Rippelkoeffisienten ψ er definert som prosentverdien av den effektive verdien av krusningsspenningen Vr og likestrømutgangsspenningen Vo, det vil si:
Rippelkoeffisienten er en viktig indikator for å evaluere den stabile og rene utgangen til en likestrømsforsyning. I henhold til formelen ovenfor, kan det sees at krusningsspenningen må måles for å finne krusningskoeffisienten.
2 Måling av strømforsyningsrippel
Nøyaktig måling av strømforsyningsrippel krever vanligvis to instrumenter, nemlig elektronisk belastning (elektronisk belastning) og digitalt lagringsoscilloskop (DSO).
Elektroniske belastninger letter strømjustering og er generelt satt i konstant motstandsmodus (CR); digitale lagringsoscilloskoper kan direkte fange opp hele krusningsbølgeformen, lagre, forsterke og lese ut krusningsverdien. Bytt ut oscilloskopavlesningen i formelen for å få krusningskoeffisienten.
Når du måler, må du være oppmerksom på følgende to punkter (disse to punktene er spesielt viktige for nøyaktigheten av måleresultatene):
(1) Sondejordledningen til det digitale lagringsoscilloskopet må kobles fra og jordfjærstiften i sondeenheten må brukes i stedet. Det kan forhindre at jordsløyfer kobles til EMI-støy, noe som gjør måleresultatene unøyaktige.
Sondejordledningen er for lang og sløyfeområdet er for stort, og danner en mottaksantenne og forårsaker høyfrekvent støy eller EMI-støy til å koble seg inn i det målte signalet.
(2) Det digitale lagringsoscilloskopet må selv justere innstillingene.
Det digitale lagringsoscilloskopet må være godt jordet for ytterligere å filtrere ut støyen som legges til fra strømforsyningsenden; bruk AC-koblingen til det digitale lagringsoscilloskopet for å blokkere DC, noe som gjør krusningstesten mer intuitiv og nøyaktig;
Generell ringvirkningstesting krever at frekvensen begrenses til under 20MHz, så det digitale lagringsoscilloskopet bør åpne båndbreddegrensen på 20MHz for å isolere høyfrekvent støy.
3 metoder for å undertrykke strømforsyningsrippel
For å undertrykke krusningen av utgangsspenningen til en regulert strømforsyning, blir følgende fire metoder generelt tatt i bruk: RLC-filtreringsmetode, vanlig modus-filtreringsmetode, ferrittmagnetisk ringfiltreringsmetode og en kombinasjon av de tre metodene.
Filterkretsen som undertrykker DC-DC strømforsyningsrippel demonstreres gjennom eksperimentell verifisering. I verifiseringseksperimentet ble en 100W DC-DC strømforsyning, 48V inngang, 5V utgang, modell SD-100C-5 fra Meanwell valgt.
Det digitale lagringsoscilloskopet velger GWINSTEKs GDS-1072B, med en båndbredde på 70MHz, en samplingshastighet på 1GSa/s og en lagringsdybde på 10M per kanal.
Den elektroniske lasten er PEL{{0}} fra GWINSTEK, med et spenningsområde på 1,5V~150V, et strømområde på 0~35A og en effekt på 175W.
I følge denne beregningen er strømmen i kretsen 20A. Figur 3 viser koblingsblokkskjemaet for krusningstesten for strømforsyningen.
For å gjøre effekten av å undertrykke krusningen av strømforsyningen mer intuitiv og åpenbar, kortslutt først filterkretsen til SD-100C-5 og mål krusningen til utgangsspenningen. Fra dette kan det ses at strømforsyningsrippelen er omtrent 85,6 mVpp og den effektive verdien er 48,2 mVrms.
