מוצרים יבשים | מאמר אחד מקבל את היצירה, המדידה והדיכוי של אדוות כוח המיתוג

אדוות כוח המיתוג היא בלתי נמנעת. המטרה הסופית שלנו היא להפחית את אדוות הפלט לרמה נסבלת. הפתרון הבסיסי ביותר להשגת מטרה זו הוא הימנעות מיצירת אדוות. קודם כל והסיבה.

עם המתג של ה-SWITCH, הזרם בהשראות L גם משתנה למעלה ולמטה בערך התקף של זרם המוצא. לכן, יהיה גם אדוות שהוא אותו תדר כמו Switch בקצה הפלט. בדרך כלל, האדוות של הצלע מתייחסות לכך, שקשורה לקיבולת של קבל המוצא ו-ESR. התדירות של אדווה זו זהה לאספקת הכוח המתחלפת, עם טווח של עשרות עד מאות קילו-הרץ.

בנוסף, Switch משתמש בדרך כלל בטרנזיסטורים דו-קוטביים או ב-MOSFET. לא משנה איזה מהם, יהיה זמן עלייה וירידה כאשר הוא מופעל ומת. בשלב זה, לא יהיה רעש במעגל זהה לזמן העלייה בזמן הירידה של המתג בעלייה, או כמה פעמים, והוא בדרך כלל עשרות מגה-הרץ. באופן דומה, הדיודה D נמצאת בהתאוששות הפוכה. המעגל המקביל הוא סדרת קבלי ההתנגדות והמשרנים, שתגרום לתהודה, ותדר הרעש הוא עשרות מגה-הרץ. שני הרעשים האלה נקראים בדרך כלל רעש בתדר גבוה, והמשרעת בדרך כלל גדולה בהרבה מהאדווה.

אם מדובר בממיר AC/DC, בנוסף לשני האדוות הנ"ל (רעש), יש גם רעש AC. התדר הוא התדר של אספקת מתח AC כניסה, בערך 50-60Hz. יש גם רעש ב-co-mode, מכיוון שהתקן הכוח של הרבה ספקי כוח מחליף משתמש במעטפת כרדיאטור, מה שמייצר קיבול שווה.

מדידת אדוות כוח מיתוג

דרישות בסיסיות:

צימוד עם אוסילוסקופ AC

מגבלת רוחב פס של 20MHz

נתק את חוט ההארקה של הבדיקה

1. צימוד AC נועד להסיר את מתח DC הסופרפוזיציה ולקבל צורת גל מדויקת.

2. פתיחת מגבלת רוחב הפס של 20MHz היא כדי למנוע הפרעות של רעש בתדר גבוה ולמנוע את השגיאה. מכיוון שהמשרעת של הרכב בתדר גבוה היא גדולה, יש להסיר אותה בעת מדידה.

3. נתק את תפס ההארקה של בדיקת האוסילוסקופ, והשתמש במדידת מדידת הקרקע כדי להפחית הפרעות. למחלקות רבות אין טבעות קרקע. אבל קחו בחשבון את הגורם הזה כששופטים אם הוא כשיר.

נקודה נוספת היא להשתמש במסוף 50Ω. לפי המידע של האוסילוסקופ, מודול 50Ω נועד להסיר את רכיב ה-DC ולמדוד במדויק את רכיב ה-AC. עם זאת, ישנם מעט אוסילוסקופים עם בדיקות מיוחדות כאלה. ברוב המקרים, נעשה שימוש בבדיקות מ-100kΩ עד 10MΩ, וזה לא ברור באופן זמני.

האמור לעיל הוא אמצעי הזהירות הבסיסיים בעת מדידת אדוות המיתוג. אם בדיקת האוסילוסקופ אינה חשופה ישירות לנקודת המוצא, יש למדוד אותה על ידי קווים מפותלים או כבלים קואקסיאליים של 50Ω.

בעת מדידת רעש בתדר גבוה, הרצועה המלאה של האוסילוסקופ היא בדרך כלל מאות מגה עד רמת גיגה-הרץ. אחרים זהים לאמור לעיל. אולי לחברות שונות יש שיטות בדיקה שונות. בסופו של דבר, עליך לדעת את תוצאות הבדיקה שלך.

לגבי אוסילוסקופ:

אוסילוסקופ דיגיטלי כלשהו אינו יכול למדוד אדוות בצורה נכונה עקב הפרעות ועומק אחסון. בשלב זה, יש להחליף את האוסילוסקופ. לפעמים למרות שרוחב הפס הישן של אוסילוסקופ הסימולציה הוא רק עשרות מגה, הביצועים טובים יותר מהאוסילוסקופ הדיגיטלי.

עיכוב של אדוות כוח מיתוג

עבור אדוות החלפת, תיאורטית וקיימת בפועל. ישנן שלוש דרכים לדכא או לצמצם אותו:

1. הגדל את סינון השראות וקבלי המוצא

על פי הנוסחה של ספק הכוח המיתוג, גודל התנודות הנוכחי וערך השראות של השראות האינדוקטיבית הופכים להיות פרופורציונליים הפוך, ואדוות המוצא וקבלי המוצא הם פרופורציונליים הפוך. לכן, הגדלת קבלים חשמליים ותפוקה יכולה להפחית אדוות.

התמונה למעלה היא צורת הגל הנוכחית במשרן אספקת המתח המיתוג L. ניתן לחשב את זרם האדוות △ i מהנוסחה הבאה:

ניתן לראות שהגדלת ערך L או הגדלת תדירות המיתוג יכולה להפחית את תנודות הזרם בהשראות.

באופן דומה, הקשר בין אדוות פלט וקבלי פלט: VRIPPLE = IMAX/(CO × F). ניתן לראות שהגדלת ערך קבל המוצא יכולה להפחית את האדוות.

השיטה המקובלת היא להשתמש בקבלים אלקטרוליטיים מאלומיניום עבור קיבול המוצא כדי להשיג את המטרה של קיבולת גדולה. עם זאת, קבלים אלקטרוליטים אינם יעילים במיוחד בדיכוי רעשים בתדר גבוה, ו-ESR הוא גדול יחסית, ולכן הוא יחבר קבל קרמי לידו כדי לפצות על היעדר קבלים אלקטרוליטיים מאלומיניום.

במקביל, כאשר ספק הכוח פועל, המתח VIN של מסוף הקלט אינו משתנה, אך הזרם משתנה עם המתג. בשלב זה, ספק הכוח המבוא אינו מספק באר זרם, בדרך כלל ליד מסוף הכניסה הנוכחי (לדוגמה, סוג ה-buck הוא ליד Switch), ומחבר את הקיבול לספק זרם.

לאחר הפעלת אמצעי נגד זה, ספק הכוח של מתג Buck מוצג באיור שלהלן:

הגישה לעיל מוגבלת להפחתת אדוות. בגלל מגבלת הנפח, השראות לא תהיה גדולה מאוד; קבל המוצא גדל במידה מסוימת, ואין השפעה ברורה על הפחתת האדוות; הגדלת תדירות המיתוג תגדיל את אובדן המתג. אז כשהדרישות מחמירות, השיטה הזו לא טובה במיוחד.

לעקרונות של מיתוג ספק כוח, אתה יכול לעיין בסוגים שונים של מדריכים לתכנון כוח מיתוג.

2. סינון בשתי רמות הוא הוספת מסנני LC ברמה ראשונה

ההשפעה המעכבת של מסנן LC על אדוות הרעש ברורה יחסית. לפי תדר האדוות שיש להסיר, בחר את קבל המשרן המתאים ליצירת מעגל הסינון. בדרך כלל, זה יכול להפחית את האדוות היטב. במקרה זה, עליך לשקול את נקודת הדגימה של מתח המשוב. (כפי שמוצג להלן)

נקודת הדגימה נבחרת לפני מסנן LC (PA), ומתח המוצא יופחת. מכיוון שלכל השראות יש התנגדות DC, כאשר יש פלט זרם, תהיה ירידת מתח בהשראות, שתגרום לירידה במתח המוצא של ספק הכוח. ומפל המתח הזה משתנה עם זרם המוצא.

נקודת הדגימה נבחרת לאחר מסנן LC (PB), כך שמתח המוצא הוא המתח שאנו רוצים. עם זאת, השראות וקבל מוכנסים לתוך מערכת החשמל, מה שעלול לגרום לאי יציבות של המערכת.

3. לאחר הפלט של ספק הכוח המיתוג, חבר סינון LDO

זוהי הדרך היעילה ביותר להפחית אדוות ורעש. מתח המוצא קבוע ואינו צריך לשנות את מערכת המשוב המקורית, אך הוא גם החסכוני ביותר וצריכת החשמל הגבוהה ביותר.

לכל LDO יש אינדיקטור: יחס דיכוי רעש. זוהי עקומת תדר-DB, כפי שמוצג באיור שלהלן היא העקומה של LT3024 LT3024.

לאחר LDO, אדווה המיתוג היא בדרך כלל מתחת ל-10mV. האיור הבא הוא ההשוואה של אדוות לפני ואחרי LDO:

בהשוואה לעקומת האיור למעלה וצורת הגל משמאל, ניתן לראות שהאפקט המעכב של LDO טוב מאוד לאדוות המיתוג של מאות KHz. אבל בטווח תדרים גבוה, ההשפעה של ה-LDO אינה כל כך אידיאלית.

הפחת אדוות. חיווט ה-PCB של ספק הכוח המיתוג הוא גם קריטי. עבור רעש בתדר גבוה, בשל התדר הגדול של תדר גבוה, למרות שלסינון לאחר שלב יש השפעה מסוימת, ההשפעה אינה ברורה. ישנם מחקרים מיוחדים בעניין זה. הגישה הפשוטה היא להיות על הדיודה ועל הקיבול C או RC, או לחבר את השראות בסדרה.

האיור שלמעלה הוא מעגל שווה ערך של הדיודה בפועל. כאשר הדיודה היא במהירות גבוהה, יש לקחת בחשבון פרמטרים טפיליים. במהלך ההתאוששות ההפוכה של הדיודה, השראות המקבילה והקיבול המקביל הפכו למתנד RC, שיצר תנודה בתדר גבוה. על מנת לדכא תנודה בתדר גבוה זה, יש צורך לחבר רשת חיץ קיבולית C או RC בשני קצוות הדיודה. ההתנגדות היא בדרך כלל 10Ω-100 ω, והקיבול הוא 4.7PF-2.2NF.

ניתן לקבוע את הקיבול C או RC בדיודה C או RC על ידי בדיקות חוזרות. אם זה לא נבחר כראוי, זה יגרום לתנודה חמורה יותר.