Ringefaktoren og strømforsyningen
Hovedfunksjonen til strømforsyningen er å gi elektrisk energi til elektroniske produkter, men det vil uunngåelig introdusere krusninger, støy, etc. under strømforsyningen, 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-konverteringskrets, operasjonsforsterkerkrets, likeretterfilterkrets osv. Vanlige applikasjoner har følgende farer:
Uventede harmoniske genereres for å forårsake ulykker forårsaket av overspenning eller overstrøm; øke ytterligere tap og redusere effektiviteten og utnyttelsen av elektrisk utstyr;
Få utstyret til å gå unormalt, fremskynde aldring og forkort levetiden; få relébeskyttelse, automatiske enheter, datasystemer og annet utstyr til å gå unormalt eller ikke fungerer normalt;
Få måle- og måleinstrumenter til å avvike; 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 faktor
Strengt tatt inkluderer den stabiliserte strømforsyningen fire deler: krafttransformator, likeretterkrets, filterkrets og spenningsstabilisatorkrets. Siden DC-DC også kan betraktes som en stabilisert strømforsyning, anses likeretterkretsen, filterkretsen og stabilisert spenningskrets som de nødvendige tre delene av den stabiliserte strømforsyningen [1].
Likeretterkretsen bruker ensrettet ledende enheter for å konvertere vekselstrøm til pulserende likestrøm. Den pulserende likestrømmen er ikke jevn og inneholder en stor mengde vekselstrøm.
Filterkretsen bruker energilagringselementet til å konvertere den pulserende likestrømmen til en relativt flat likestrøm. På grunn av filterkretsens forskjellige ytelse, selv om de fleste av vekselstrømkomponentene kan filtreres ut, kan de ikke filtreres 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 helt ut med den stabile spenningsutgangen kalles rippelspenning.
For å karakterisere filterytelsen til DC-regulert strømforsyning, introduseres begrepet krusningskoeffisient [2-3]. Definer krusningskoeffisienten ψ som prosentverdien av krusningsspenningens effektive verdi Vr og likestrømutgangsspenningen Vo, nemlig:
Ripple-koeffisient er en viktig indeks for å evaluere den stabile og rene utgangen til DC-strømforsyningen. 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 generelt to instrumenter, nemlig elektronisk last (Electronic Load) og digitalt lagringsoscilloskop (Digital Storage Oscilloscope, DSO).
Den elektroniske lasten er praktisk å justere strømmen, og den er vanligvis satt i konstant motstandsmodus (CR); det digitale lagringsoscilloskopet kan direkte fange opp hele krusningsbølgeformen, lagre og forsterke den, og lese ut krusningsverdien. Bytt ut oscilloskopavlesningen i formelen for å få krusningsfaktoren.
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 erstattes med jordfjærstiften i sondeenheten. Det kan forhindre at jordsløyfen kobles til EMI-støy og gjøre måleresultatet unøyaktig.
Jordledningen til sonden er for lang og sløyfeområdet er for stort, og danner en mottaksantenne, høyfrekvent støy eller EMI-støy vil bli koblet inn i det målte signalet.
(2) Det digitale lagringsoscilloskopet må selv justere innstillingene.
Det digitale lagringsoscilloskopet må ha en god jording for ytterligere å filtrere ut rotet som legges til fra strømforsyningen; bruk AC-koblingen til det digitale lagringsoscilloskopet for å blokkere DC, noe som gjør krusningstesten mer intuitiv og nøyaktig;
Den generelle krusningstesten 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 strømforsyningens krusning
For å undertrykke krusningen av utgangsspenningen til den regulerte strømforsyningen, blir følgende fire metoder generelt tatt i bruk: RLC-filtreringsmetode, vanlig modus-filtreringsmetode, ferrittmagnetisk ringfiltreringsmetode og en kombinasjon av de tre metodene.
Filterkretsen for å undertrykke DC-DC strømforsyningsrippel demonstreres gjennom eksperimentell verifisering. I verifiseringseksperimentet velges en 100W DC-DC strømforsyning med 48V inngang og 5V utgang, og modellen er SD-100C-5 av Meanwell.
Det digitale lagringsoscilloskopet velger GDS-1072B av GWINSTEK, båndbredden er 70MHz, samplingshastigheten er 1GSa/s, og lagringsdybden til hver kanal er 10M.
Den elektroniske belastningen er PEL{{0}} fra GWINSTEK, spenningsområdet er 1,5V~150V, strømområdet er 0~35A, og effekten er 175W.
I følge denne beregningen er strømmen i kretsen 20A. Figur 3 er koblingsblokkskjemaet for kraftrippeltesten.
For å gjøre effekten av å undertrykke strømforsyningens krusning mer intuitiv og åpenbar, kortsluttes filterkretsen til SD-100C-5 først, og krusningen av utgangsspenningen måles. Det kan oppnås at strømforsyningsrippelen er omtrent 85,6 mVpp, og den effektive verdien er 48,2 mVrms.
