Как предотвратить пульсацию импульсного источника питания
Генерация пульсаций в импульсном источнике питания
Наша цель — снизить пульсации выходного сигнала до приемлемого уровня, а фундаментальное решение для достижения этой цели — максимально избегать возникновения пульсаций. Во-первых, необходимо уточнить виды и причины пульсаций в импульсном блоке питания.
После переключения SWITCH ток в дросселе L также колеблется вверх и вниз в пределах действующего значения выходного тока. Таким образом, на выходе также будет пульсация с той же частотой, что и у SWITCH, которую обычно называют пульсацией. Это связано с емкостью и ESR выходного конденсатора. Частота этой пульсации такая же, как у импульсного блока питания, и составляет от десятков до сотен КГц.
Кроме того, в SWITCH обычно используются биполярные транзисторы или MOSFET. Независимо от того, какой из них используется, при включении и выключении будет время нарастания и время спада. В этот момент в схеме появится шум с той же частотой или нечетным кратным времени нарастания и спада ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯ, обычно в диапазоне десятков МГц. В момент обратного восстановления схема замещения диода D представляет собой последовательное соединение сопротивления, емкости и индуктивности, что может вызвать резонанс и генерировать шумы частотой в несколько десятков МГц. Эти два типа шума обычно называют высокочастотным шумом, и их амплитуда обычно намного превышает пульсации.
Если это преобразователь переменного тока в постоянный, в дополнение к двум типам пульсаций (шума), упомянутым выше, существует также шум переменного тока, который представляет собой частоту входного источника переменного тока, около 50-60Гц. Существует также тип синфазного шума, который вызван эквивалентной емкостью, генерируемой силовыми устройствами многих импульсных источников питания, использующих корпуса в качестве радиаторов. Поскольку я занимаюсь исследованиями и разработками в области автомобильной электроники, я меньше подвергаюсь воздействию последних двух типов шума, поэтому в данный момент я их не рассматриваю.
Измерение пульсаций в импульсном источнике питания
Основные требования: используйте соединение по переменному току осциллографа, ограничение полосы пропускания 20 МГц, отсоедините заземляющий провод пробника.
1. Связь по переменному току — это процесс устранения наложенного постоянного напряжения для получения правильной формы сигнала.
2. Открытие ограничения полосы пропускания 20 МГц предназначено для предотвращения помех от высокочастотного шума и предотвращения ошибок измерений. Из-за большой амплитуды высокочастотных составляющих их следует удалять во время измерения.
3. Отсоедините зажим заземления щупа осциллографа и выполните измерения с помощью заземляющего кольца, чтобы уменьшить помехи. Многие детали не имеют заземляющих колец, и если погрешность приемлема, ее можно измерить напрямую с помощью заземляющего зажима щупа. Но этот фактор следует учитывать при определении того, является ли он квалифицированным.
Другой момент — использовать клемму с сопротивлением 50 Ом. Согласно информации на осциллографе Yokogawa, модуль 50 Ом измеряет переменную составляющую после удаления постоянной составляющей. Однако немногие осциллографы оснащены такими специализированными пробниками. В большинстве случаев для измерений используются стандартные датчики с сопротивлением от 100 кОм до 10 МОм, и их влияние в настоящее время неясно.
Выше приведены основные меры предосторожности при измерении пульсаций переключателя. Если щуп осциллографа не контактирует напрямую с выходной точкой, его следует измерять с использованием витой пары или коаксиальных кабелей с сопротивлением 50 Ом.
При измерении высокочастотного шума полная полоса пропускания осциллографа обычно находится в диапазоне от нескольких сотен мегагерц до ГГц. Остальные такие же, как указано выше. У разных компаний могут быть разные методы тестирования. В конечном счете, важно иметь четкое представление о результатах собственных испытаний**, чтобы добиться признания клиентов.
