सुख्खा सामान | एउटा लेखले स्विचिङ पावर रिपलको उत्पादन, मापन र दमन प्राप्त गर्दछ

स्विचिंग पावर लहर अपरिहार्य छ। हाम्रो अन्तिम उद्देश्य आउटपुट लहरलाई सहनीय स्तरमा कम गर्नु हो। यो उद्देश्य हासिल गर्नको लागि सबैभन्दा आधारभूत समाधान भनेको लहरहरूको उत्पादनबाट बच्नु हो। सबै भन्दा पहिले र कारण।

SWITCH को स्विच संग, inductance L मा वर्तमान पनि आउटपुट वर्तमान को मान्य मान मा माथि र तल उतार-चढ़ाव हुन्छ। त्यसकारण, त्यहाँ एक लहर पनि हुनेछ जुन आउटपुट अन्तमा स्विच जस्तै आवृत्ति हो। सामान्यतया, रिबरको लहरहरूले यसलाई जनाउँछ, जुन आउटपुट क्यापेसिटर र ESR को क्षमतासँग सम्बन्धित छ। यस लहरको फ्रिक्वेन्सी दसौं देखि सयौं kHz को दायराको साथ स्विचिङ पावर सप्लाई जस्तै हो।

थप रूपमा, स्विचले सामान्यतया द्विध्रुवी ट्रान्जिस्टर वा MOSFETs प्रयोग गर्दछ। जुनसुकै होस्, यो सक्रिय र मृत हुँदा वृद्धि र घट्ने समय हुनेछ। यस समयमा, सर्किटमा कुनै शोर हुनेछैन जुन स्विच बढ्दो घट्ने समय वा केही पटक, र सामान्यतया मेगाहर्ट्जको दशौं हुन्छ। त्यस्तै, डायोड डी रिभर्स रिकभरीमा छ। समतुल्य सर्किट प्रतिरोधी क्यापेसिटर र इन्डक्टरहरूको श्रृंखला हो, जसले अनुनाद निम्त्याउँछ, र शोर आवृत्ति दसौं मेगाहर्ट्ज हुन्छ। यी दुई आवाजलाई सामान्यतया उच्च आवृत्ति आवाज भनिन्छ, र आयाम सामान्यतया लहर भन्दा धेरै ठूलो हुन्छ।

यदि यो AC / DC कन्भर्टर हो भने, माथिका दुई लहरहरू (शोर) को अतिरिक्त, त्यहाँ AC शोर पनि छ। फ्रिक्वेन्सी इनपुट एसी पावर सप्लाईको आवृत्ति हो, लगभग 50-60Hz। त्यहाँ एक सह-मोड शोर पनि छ, किनकि धेरै स्विचिङ पावर सप्लाईको पावर उपकरणले रेडिएटरको रूपमा शेल प्रयोग गर्दछ, जसले बराबर क्यापेसिटन्स उत्पादन गर्दछ।

स्विचिंग पावर रिपल्सको मापन

आधारभूत आवश्यकताहरू:

एक ओसिलोस्कोप एसी संग युग्मन

20MHz ब्यान्डविथ सीमा

प्रोबको ग्राउन्ड तार अनप्लग गर्नुहोस्

1.AC युग्मन भनेको सुपरपोजिसन DC भोल्टेज हटाउन र सही तरंग प्राप्त गर्नु हो।

2. 20MHz ब्यान्डविथ सीमा खोल्नु भनेको उच्च आवृत्तिको आवाजको हस्तक्षेप रोक्न र त्रुटि रोक्न हो। किनभने उच्च आवृत्ति संरचनाको आयाम ठूलो छ, यसलाई मापन गर्दा हटाउनु पर्छ।

3. ओसिलोस्कोप प्रोबको ग्राउन्ड क्लिप अनप्लग गर्नुहोस्, र हस्तक्षेप कम गर्न जमीन मापन मापन प्रयोग गर्नुहोस्। धेरै विभागहरूमा ग्राउन्ड रिंगहरू छैनन्। तर यो योग्य छ कि छैन निर्णय गर्दा यो कारक विचार गर्नुहोस्।

अर्को बिन्दु 50Ω टर्मिनल प्रयोग गर्नु हो। ओसिलोस्कोपको जानकारी अनुसार, 50Ω मोड्युलले DC कम्पोनेन्ट हटाउन र एसी कम्पोनेन्टलाई सही रूपमा मापन गर्न हो। यद्यपि, त्यस्ता विशेष प्रोबहरू भएका थोरै ओसिलोस्कोपहरू छन्। धेरै जसो अवस्थामा, 100kΩ देखि 10MΩ सम्मको प्रोबको प्रयोग गरिन्छ, जुन अस्थायी रूपमा अस्पष्ट छ।

माथिको आधारभूत सावधानीहरू स्विचिंग लहर मापन गर्दा हो। यदि ओसिलोस्कोप प्रोब सीधै आउटपुट बिन्दुमा परेको छैन भने, यसलाई ट्विस्टेड लाइनहरू वा 50Ω समाक्षीय केबलहरूद्वारा मापन गर्नुपर्छ।

उच्च आवृत्तिको आवाज मापन गर्दा, ओसिलोस्कोपको पूर्ण ब्यान्ड सामान्यतया सयौं मेगा देखि GHz स्तरको हुन्छ। अरूहरू माथिका जस्तै छन्। सायद विभिन्न कम्पनीहरूसँग फरक परीक्षण विधिहरू छन्। अन्तिम विश्लेषण मा, तपाईंले आफ्नो परीक्षण परिणाम थाहा हुनुपर्छ।

ओसिलोस्कोपको बारेमा:

केही डिजिटल ओसिलोस्कोपले हस्तक्षेप र भण्डारण गहिराईको कारणले सही तरिकाले लहरहरू मापन गर्न सक्दैन। यस समयमा, oscilloscope प्रतिस्थापन गर्नुपर्छ। कहिलेकाहीँ पुरानो सिमुलेशन ओसिलोस्कोप ब्यान्डविथ मेगाको दसौं मात्र भए पनि, प्रदर्शन डिजिटल ओसिलोस्कोप भन्दा राम्रो छ।

स्विचिंग पावर रिपल्स को अवरोध

तरंगहरू स्विच गर्नका लागि, सैद्धान्तिक रूपमा र वास्तवमा अवस्थित छ। यसलाई दबाउन वा कम गर्ने तीन तरिकाहरू छन्:

1. इन्डक्टन्स र आउटपुट क्यापेसिटर फिल्टरिङ बढाउनुहोस्

स्विचिंग पावर सप्लाईको सूत्र अनुसार, वर्तमान उतार-चढ़ाव आकार र प्रेरक इन्डक्टन्सको इन्डक्टन्स मान उल्टो समानुपातिक हुन्छ, र आउटपुट रिपल्स र आउटपुट क्यापेसिटरहरू व्युत्क्रम समानुपातिक हुन्छन्। त्यसकारण, बिजुली र आउटपुट क्यापेसिटरहरू बढाउँदा लहरहरू कम गर्न सकिन्छ।

माथिको तस्वीर स्विचिङ पावर सप्लाई इन्डक्टर L मा हालको तरंग हो। यसको तरंग प्रवाह △ i निम्न सूत्रबाट गणना गर्न सकिन्छ:

यो देख्न सकिन्छ कि L मान बढ्दै वा स्विचिंग फ्रिक्वेन्सी बढाउँदा इन्डक्टन्समा हालको उतार-चढाव कम गर्न सक्छ।

त्यसैगरी, आउटपुट रिपल्स र आउटपुट क्यापेसिटरहरू बीचको सम्बन्ध: VRIPPLE = IMAX/(CO × F)। यो देख्न सकिन्छ कि आउटपुट क्यापेसिटर मान बढाउँदा लहर घटाउन सक्छ।

सामान्य विधि भनेको ठूलो क्षमताको उद्देश्य प्राप्त गर्न आउटपुट क्यापेसिटन्सको लागि एल्युमिनियम इलेक्ट्रोलाइटिक क्यापेसिटरहरू प्रयोग गर्नु हो। यद्यपि, इलेक्ट्रोलाइटिक क्यापेसिटरहरू उच्च-फ्रिक्वेन्सी आवाजलाई दबाउन धेरै प्रभावकारी छैनन्, र ESR अपेक्षाकृत ठूलो छ, त्यसैले यसले एल्युमिनियम इलेक्ट्रोलाइटिक क्यापेसिटरहरूको अभावको लागि यसको छेउमा सिरेमिक क्यापेसिटर जडान गर्नेछ।

एकै समयमा, जब बिजुली आपूर्तिले काम गरिरहेको छ, इनपुट टर्मिनलको भोल्टेज VIN अपरिवर्तित छ, तर स्विचको साथ वर्तमान परिवर्तनहरू। यस समयमा, इनपुट पावर सप्लाईले वर्तमान इनपुट टर्मिनलको नजिक, सामान्यतया हालको कुवा प्रदान गर्दैन (बक प्रकारलाई उदाहरणको रूपमा लिने, स्विचको नजिक छ), र वर्तमान प्रदान गर्न क्यापेसिटन्स जडान गर्दछ।

यो काउन्टरमेजर लागू गरेपछि, बक स्विच पावर सप्लाई तलको चित्रमा देखाइएको छ:

माथिको दृष्टिकोण लहर कम गर्न सीमित छ। भोल्युम सीमा को कारण, inductance धेरै ठूलो हुनेछैन; आउटपुट क्यापेसिटर एक निश्चित डिग्रीमा बढ्छ, र लहरहरू कम गर्नमा कुनै स्पष्ट प्रभाव छैन; स्विचिंग फ्रिक्वेन्सीको वृद्धिले स्विच हानि बढाउनेछ। त्यसैले जब आवश्यकताहरू कडा हुन्छन्, यो विधि धेरै राम्रो छैन।

बिजुली आपूर्ति स्विच गर्ने सिद्धान्तहरूको लागि, तपाइँ विभिन्न प्रकारका स्विचिंग पावर डिजाइन म्यानुअलहरू सन्दर्भ गर्न सक्नुहुन्छ।

2. दुई-स्तर फिल्टरिंग पहिलो-स्तर LC फिल्टरहरू थप्न हो

शोर लहर मा LC फिल्टर को अवरोध प्रभाव अपेक्षाकृत स्पष्ट छ। रिपल फ्रिक्वेन्सी हटाउनु पर्ने अनुसार, फिल्टर सर्किट बनाउन उपयुक्त इन्डक्टर क्यापेसिटर चयन गर्नुहोस्। सामान्यतया, यसले लहरहरू राम्रोसँग कम गर्न सक्छ। यस अवस्थामा, तपाईंले प्रतिक्रिया भोल्टेजको नमूना बिन्दुलाई विचार गर्न आवश्यक छ। (तल देखाइएको रूपमा)

नमूना बिन्दु LC फिल्टर (PA) अघि चयन गरिएको छ, र आउटपुट भोल्टेज कम हुनेछ। किनभने कुनै पनि इन्डक्टेन्समा DC प्रतिरोध हुन्छ, जब त्यहाँ हालको आउटपुट हुन्छ, त्यहाँ इन्डक्टन्समा भोल्टेज ड्रप हुनेछ, जसको परिणामस्वरूप पावर सप्लाईको आउटपुट भोल्टेजमा कमी आउँछ। र यो भोल्टेज ड्रप आउटपुट वर्तमान संग परिवर्तन हुन्छ।

नमूना बिन्दु LC फिल्टर (PB) पछि चयन गरिएको छ, ताकि आउटपुट भोल्टेज हामीले चाहेको भोल्टेज हो। यद्यपि, एक इन्डक्टन्स र एक क्यापेसिटर पावर प्रणाली भित्र प्रस्तुत गरिएको छ, जसले प्रणाली अस्थिरता निम्त्याउन सक्छ।

3. स्विचिंग पावर सप्लाईको आउटपुट पछि, LDO फिल्टरिङ जडान गर्नुहोस्

यो लहर र शोर कम गर्न सबैभन्दा प्रभावकारी तरिका हो। आउटपुट भोल्टेज स्थिर छ र मूल प्रतिक्रिया प्रणाली परिवर्तन गर्न आवश्यक छैन, तर यो सबैभन्दा लागत-प्रभावी र उच्चतम ऊर्जा खपत पनि छ।

कुनै पनि LDO सँग एक सूचक हुन्छ: आवाज दमन अनुपात। यो फ्रिक्वेन्सी-डीबी कर्भ हो, जस्तै तलको चित्रमा देखाइएको LT3024 LT3024 को वक्र हो।

LDO पछि, स्विचिंग लहर सामान्यतया 10mV तल हुन्छ। निम्न आंकडा LDO अघि र पछि लहरहरूको तुलना हो:

माथिको चित्रको वक्र र बायाँको तरंगको तुलनामा, यो देख्न सकिन्छ कि LDO को अवरोधक प्रभाव सयौं KHz को स्विचिंग लहरहरूको लागि धेरै राम्रो छ। तर उच्च आवृत्ति दायरा भित्र, LDO को प्रभाव यति आदर्श छैन।

लहरहरू कम गर्नुहोस्। स्विचिङ पावर सप्लाईको PCB तारिङ पनि महत्वपूर्ण छ। उच्च आवृत्तिको आवाजको लागि, उच्च आवृत्तिको ठूलो आवृत्तिको कारण, यद्यपि पोस्ट-स्टेज फिल्टरिंगले निश्चित प्रभाव पार्छ, प्रभाव स्पष्ट छैन। यस सम्बन्धमा विशेष अध्ययनहरू छन्। साधारण दृष्टिकोण डायोड र क्यापेसिटन्स C वा RC मा हुनु हो, वा इन्डक्टन्सलाई श्रृंखलामा जडान गर्नुहोस्।

माथिको चित्र वास्तविक डायोडको बराबर सर्किट हो। जब डायोड उच्च गति छ, परजीवी मापदण्डहरू विचार गर्नुपर्छ। डायोडको रिभर्स रिकभरीको क्रममा, समतुल्य इन्डक्टन्स र समतुल्य क्यापेसिटन्स उच्च आवृत्ति दोलन उत्पन्न गर्दै, RC ओसिलेटर भयो। यो उच्च-फ्रिक्वेन्सी दोलनलाई दबाउनको लागि, डायोडको दुबै छेउमा क्यापेसिटन्स C वा RC बफर नेटवर्क जडान गर्न आवश्यक छ। प्रतिरोध सामान्यतया 10Ω-100 ω हो, र क्यापेसिटन्स 4.7PF-2.2NF हो।

डायोड C वा RC मा क्यापेसिटन्स C वा RC बारम्बार परीक्षणहरू द्वारा निर्धारण गर्न सकिन्छ। यदि यो ठीकसँग चयन गरिएको छैन भने, यसले थप गम्भीर दोलन निम्त्याउनेछ।