सुख्खा सामान | एउटा लेखले स्विचिङ पावर रिपलको उत्पादन, मापन र दमनको बारेमा जानकारी दिन्छ।

स्विचिङ पावर रिपल अपरिहार्य छ। हाम्रो अन्तिम उद्देश्य आउटपुट रिपललाई सहन सकिने स्तरमा घटाउनु हो। यो उद्देश्य प्राप्त गर्ने सबैभन्दा आधारभूत समाधान भनेको रिपलको उत्पादनबाट बच्नु हो। सबैभन्दा पहिले र कारण।

SWITCH को स्विचको साथ, इन्डक्टेन्स L मा रहेको करेन्ट पनि आउटपुट करेन्टको मान्य मानमा माथि र तल उतारचढाव हुन्छ। त्यसकारण, आउटपुट एन्डमा स्विच जस्तै फ्रिक्वेन्सीको लहर पनि हुनेछ। सामान्यतया, रिबरको लहरले यसलाई जनाउँछ, जुन आउटपुट क्यापेसिटर र ESR को क्षमतासँग सम्बन्धित छ। यो लहरको फ्रिक्वेन्सी स्विचिङ पावर सप्लाई जस्तै हो, जसको दायरा दशौं देखि सयौं kHz सम्म हुन्छ।

यसको अतिरिक्त, स्विचले सामान्यतया द्विध्रुवी ट्रान्जिस्टर वा MOSFET प्रयोग गर्दछ। जुनसुकै भए पनि, यसलाई अन गर्दा र मृत अवस्थामा वृद्धि र घट्ने समय हुनेछ। यस समयमा, सर्किटमा कुनै आवाज हुनेछैन जुन स्विच बढ्दै गर्दा घट्ने समयको वृद्धि समय जस्तै हो, वा केही पटक, र सामान्यतया दसौं मेगाहर्ट्ज हुन्छ। त्यस्तै गरी, डायोड D रिभर्स रिकभरीमा छ। समतुल्य सर्किट प्रतिरोध क्यापेसिटर र इन्डक्टरहरूको श्रृंखला हो, जसले अनुनाद निम्त्याउँछ, र आवाज आवृत्ति दसौं मेगाहर्ट्ज हुन्छ। यी दुई आवाजलाई सामान्यतया उच्च-फ्रिक्वेन्सी आवाज भनिन्छ, र आयाम सामान्यतया लहर भन्दा धेरै ठूलो हुन्छ।

यदि यो AC/DC कन्भर्टर हो भने, माथिका दुई लहरहरू (शोर) बाहेक, AC आवाज पनि हुन्छ। फ्रिक्वेन्सी भनेको इनपुट AC पावर सप्लाईको फ्रिक्वेन्सी हो, लगभग ५०-६०Hz। त्यहाँ एक सह-मोड आवाज पनि हुन्छ, किनभने धेरै स्विचिङ पावर सप्लाईको पावर उपकरणले रेडिएटरको रूपमा शेल प्रयोग गर्दछ, जसले बराबर क्यापेसिटन्स उत्पादन गर्दछ।

स्विचिङ पावर रिपल्सको मापन

आधारभूत आवश्यकताहरू:

ओसिलोस्कोप एसीसँग जोड्ने

२० मेगाहर्ज ब्यान्डविथ सीमा

प्रोबको ग्राउन्ड वायर अनप्लग गर्नुहोस्

१.एसी कपलिंग भनेको सुपरपोजिसन डीसी भोल्टेज हटाउनु र सटीक तरंगरूप प्राप्त गर्नु हो।

२. २०MHz ब्यान्डविथ सीमा खोल्नु भनेको उच्च-फ्रिक्वेन्सी आवाजको हस्तक्षेप रोक्न र त्रुटि रोक्न हो। उच्च-फ्रिक्वेन्सी संरचनाको आयाम ठूलो भएकोले, मापन गर्दा यसलाई हटाउनु पर्छ।

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

अर्को कुरा भनेको ५०Ω टर्मिनल प्रयोग गर्नु हो। ओसिलोस्कोपको जानकारी अनुसार, ५०Ω मोड्युलले DC कम्पोनेन्ट हटाउने र AC कम्पोनेन्टलाई सही रूपमा मापन गर्ने हो। यद्यपि, यस्ता विशेष प्रोबहरू भएका ओसिलोस्कोपहरू थोरै छन्। धेरैजसो अवस्थामा, १००kΩ देखि १०MΩ सम्मका प्रोबहरूको प्रयोग गरिन्छ, जुन अस्थायी रूपमा अस्पष्ट छ।

स्विचिङ रिपल मापन गर्दा माथि उल्लेखित आधारभूत सावधानीहरू हुन्। यदि ओसिलोस्कोप प्रोब आउटपुट बिन्दुमा प्रत्यक्ष रूपमा खुला छैन भने, यसलाई घुमाउरो रेखाहरू वा 50Ω समाक्षीय केबलहरू द्वारा मापन गर्नुपर्छ।

उच्च-फ्रिक्वेन्सी आवाज मापन गर्दा, ओसिलोस्कोपको पूर्ण ब्यान्ड सामान्यतया सयौं मेगा देखि GHz स्तरको हुन्छ। अरूहरू माथि उल्लेखित जस्तै छन्। सायद विभिन्न कम्पनीहरूको फरक-फरक परीक्षण विधिहरू छन्। अन्तिम विश्लेषणमा, तपाईंले आफ्नो परीक्षण परिणामहरू थाहा पाउनुपर्छ।

ओसिलोस्कोपको बारेमा:

केही डिजिटल ओसिलोस्कोपले हस्तक्षेप र भण्डारण गहिराइको कारणले गर्दा तरंगहरू सही रूपमा मापन गर्न सक्दैनन्। यस समयमा, ओसिलोस्कोप बदल्नु पर्छ। कहिलेकाहीँ पुरानो सिमुलेशन ओसिलोस्कोप ब्यान्डविथ दशौं मेगा मात्र भए पनि, प्रदर्शन डिजिटल ओसिलोस्कोप भन्दा राम्रो हुन्छ।

स्विचिङ पावर रिपल्सको अवरोध

तरंगहरू स्विच गर्न, सैद्धान्तिक रूपमा र वास्तवमा अवस्थित छन्। यसलाई दबाउन वा कम गर्न तीन तरिकाहरू छन्:

१. इन्डक्टन्स र आउटपुट क्यापेसिटर फिल्टरिङ बढाउनुहोस्

स्विचिङ पावर सप्लाईको सूत्र अनुसार, इन्डक्टिव इन्डक्टन्सको वर्तमान उतारचढाव आकार र इन्डक्टन्स मान उल्टो समानुपातिक हुन्छ, र आउटपुट रिपल्स र आउटपुट क्यापेसिटरहरू उल्टो समानुपातिक हुन्छन्। त्यसकारण, विद्युतीय र आउटपुट क्यापेसिटरहरू बढाउँदा रिपल्स कम हुन सक्छ।

माथिको तस्वीर स्विचिङ पावर सप्लाई इन्डक्टर L मा रहेको वर्तमान तरंगरूप हो। यसको लहर प्रवाह △ i निम्न सूत्रबाट गणना गर्न सकिन्छ:

यो देख्न सकिन्छ कि L मान बढाउनाले वा स्विचिङ फ्रिक्वेन्सी बढाउनाले इन्डक्टन्समा हालको उतारचढाव कम गर्न सकिन्छ।

त्यस्तै गरी, आउटपुट रिपल्स र आउटपुट क्यापेसिटरहरू बीचको सम्बन्ध: VRIPPLE = IMAX/(CO × F)। यो देख्न सकिन्छ कि आउटपुट क्यापेसिटर मान बढाउँदा रिपल्स कम हुन सक्छ।

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

एकै समयमा, जब पावर सप्लाई काम गरिरहेको हुन्छ, इनपुट टर्मिनलको भोल्टेज VIN अपरिवर्तित हुन्छ, तर स्विचसँगै करेन्ट परिवर्तन हुन्छ। यस समयमा, इनपुट पावर सप्लाईले करेन्ट इनपुट टर्मिनलको नजिकै (उदाहरणको रूपमा बक प्रकार लिँदा, स्विचको नजिक हुन्छ) करेन्ट इनपुट प्रदान गर्दैन, र करेन्ट प्रदान गर्न क्यापेसिटन्स जडान गर्दछ।

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

माथिको दृष्टिकोण तरंगहरू कम गर्नमा सीमित छ। भोल्युम सीमाको कारणले गर्दा, इन्डक्टन्स धेरै ठूलो हुनेछैन; आउटपुट क्यापेसिटर एक निश्चित डिग्रीसम्म बढ्छ, र तरंगहरू कम गर्नमा कुनै स्पष्ट प्रभाव पर्दैन; स्विचिङ फ्रिक्वेन्सीको वृद्धिले स्विच हानि बढाउनेछ। त्यसैले जब आवश्यकताहरू कडा हुन्छन्, यो विधि धेरै राम्रो हुँदैन।

स्विचिङ पावर सप्लाईका सिद्धान्तहरूको लागि, तपाईं विभिन्न प्रकारका स्विचिङ पावर डिजाइन म्यानुअलहरू हेर्न सक्नुहुन्छ।

२. दुई-स्तरीय फिल्टरिङ भनेको पहिलो-स्तरीय LC फिल्टरहरू थप्नु हो

LC फिल्टरको आवाजको लहरमा अवरोधक प्रभाव अपेक्षाकृत स्पष्ट छ। हटाउनु पर्ने लहर आवृत्ति अनुसार, फिल्टर सर्किट बनाउन उपयुक्त इन्डक्टर क्यापेसिटर चयन गर्नुहोस्। सामान्यतया, यसले लहरहरूलाई राम्रोसँग कम गर्न सक्छ। यस अवस्थामा, तपाईंले प्रतिक्रिया भोल्टेजको नमूना बिन्दुलाई विचार गर्न आवश्यक छ। (तल देखाइए अनुसार)

LC फिल्टर (PA) भन्दा पहिले नमूना बिन्दु चयन गरिन्छ, र आउटपुट भोल्टेज कम हुनेछ। कुनै पनि इन्डक्टन्समा DC प्रतिरोध भएको हुनाले, जब करेन्ट आउटपुट हुन्छ, इन्डक्टन्समा भोल्टेज ड्रप हुनेछ, जसको परिणामस्वरूप पावर सप्लाईको आउटपुट भोल्टेजमा कमी आउँछ। र यो भोल्टेज ड्रप आउटपुट करेन्टसँगै परिवर्तन हुन्छ।

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

३. स्विचिङ पावर सप्लाईको आउटपुट पछि, LDO फिल्टरिङ जडान गर्नुहोस्

यो तरंग र आवाज कम गर्ने सबैभन्दा प्रभावकारी तरिका हो। आउटपुट भोल्टेज स्थिर छ र मूल प्रतिक्रिया प्रणाली परिवर्तन गर्न आवश्यक छैन, तर यो सबैभन्दा लागत-प्रभावी र उच्चतम बिजुली खपत पनि हो।

कुनै पनि LDO मा एउटा सूचक हुन्छ: आवाज दमन अनुपात। यो फ्रिक्वेन्सी-DB कर्भ हो, तलको चित्रमा देखाइए अनुसार LT3024 LT3024 को कर्भ हो।

LDO पछि, स्विचिङ रिपल सामान्यतया १०mV भन्दा कम हुन्छ। निम्न चित्र LDO अघि र पछिको रिपलहरूको तुलना हो:

माथिको चित्रको वक्र र बायाँपट्टिको तरंगरूपको तुलनामा, यो देख्न सकिन्छ कि LDO को निरोधात्मक प्रभाव सयौं KHz को स्विचिंग लहरहरूको लागि धेरै राम्रो छ। तर उच्च आवृत्ति दायरा भित्र, LDO को प्रभाव त्यति आदर्श छैन।

तरंगहरू कम गर्नुहोस्। स्विचिङ पावर सप्लाईको PCB वायरिङ पनि महत्त्वपूर्ण छ। उच्च-फ्रिक्वेन्सी आवाजको लागि, उच्च-फ्रिक्वेन्सीको ठूलो फ्रिक्वेन्सीको कारणले गर्दा, पोस्ट-स्टेज फिल्टरिङको निश्चित प्रभाव भए तापनि, प्रभाव स्पष्ट हुँदैन। यस सम्बन्धमा विशेष अध्ययनहरू छन्। सरल दृष्टिकोण भनेको डायोड र क्यापेसिटन्स C वा RC मा हुनु हो, वा इन्डक्टन्सलाई श्रृंखलामा जडान गर्नु हो।

माथिको चित्र वास्तविक डायोडको समतुल्य सर्किट हो। जब डायोड उच्च-गतिमा हुन्छ, परजीवी प्यारामिटरहरू विचार गर्नुपर्छ। डायोडको रिभर्स रिकभरीको क्रममा, समतुल्य इन्डक्टन्स र समतुल्य क्यापेसिटन्स एक RC ओसिलेटर बने, जसले उच्च-फ्रिक्वेन्सी दोलन उत्पन्न गर्दछ। यो उच्च-फ्रिक्वेन्सी दोलनलाई दबाउनको लागि, डायोडको दुबै छेउमा क्यापेसिटन्स C वा RC बफर नेटवर्क जडान गर्न आवश्यक छ। प्रतिरोध सामान्यतया 10Ω-100 ω हुन्छ, र क्यापेसिटन्स 4.7PF-2.2NF हुन्छ।

डायोड C वा RC मा रहेको क्यापेसिटन्स C वा RC बारम्बार परीक्षणहरूद्वारा निर्धारण गर्न सकिन्छ। यदि यो राम्ररी चयन गरिएको छैन भने, यसले अझ गम्भीर दोलन निम्त्याउँछ।