Почему пульсации вашего источника питания такие большие?
Привет всем, я Роуз. Добро пожаловать в новый пост сегодня. Эта статья поможет вам проанализировать, почему пульсации вашего источника питания такие большие.
Темы, затронутые в этой статье: |
Ⅰ. Что такое пульсация? |
Ⅱ. Почему пульсации вашего источника питания такие большие? |
Ⅲ. Анализ проблемы |
Ⅳ. Краткое описание проблемы |
Ⅰ. Что такое пульсация?
Поскольку постоянный ток стабильный источник питания обычно формируется от переменного токаисточника питания посредством выпрямления и регулирования напряжения и других звеньев, это неизбежно в DC стабильная сумма с некоторыми AC компонентами, такого рода наложенными на DC стабильное количество AC компонента называется пульсацией. Состав пульсации более сложен, ее форма обычно выше, чем частота аналогичной синусоидальной гармонической волны, другая представляет собой импульсную волну очень узкой ширины. В разных случаях требования Ripple разные.
Пульсация может быть выражена эффективным значением или пиковым значением, абсолютным значением или относительным значением. Например, источник питания работает в состоянии стабильного напряжения, его выходное напряжение составляет 100 В, 5 А, измеренное эффективное значение пульсаций составляет 10 мВ, эти 10 мВ являются абсолютными. количество пульсаций, а относительная величина — это коэффициент пульсаций = напряжение пульсаций/выходное напряжение = 10 мВ/100 В = 0,01 %, что соответствует 1/10 000.
Ⅱ. Почему пульсации вашего источника питания такие большие?
Когда пользователь проверял пульсации выходного сигнала 5 В от своего импульсного источника питания с помощью осциллографа с полосой пропускания 500 МГц, было обнаружено, что пиковое значение -размах значений пульсаций и шума достигал более 900 мВ (как показано на рисунке ниже), а размах номинальных пульсаций его коммутационного источника питания< /span>. пользователь считает, что измеренный результат слишком велик и не очень надежен, и надеется выяснить проблему.источника питания для стабилизации выходного напряжения импульсного LDO было < 20мВ. Хотя на задней панели пользовательской монтажной платы имеется
Фигура. 1
Ⅲ. Анализ проблемы
Проблема тестирования больших пульсаций мощности обычно связана с используемым датчиком и способом подключения входного каскада. Сначала был проверен режим подключения пользовательского зонда. Было обнаружено, что использовался длинный заземляющий провод с зажимом типа «крокодил», как показано на левом рисунке ниже, а точка заземления была закреплена на фиксированном винте одинарной платы. Весь контур заземления был относительно большим. Поскольку больший контур заземления будет создавать больший пространственный шум электромагнитного излучения и шум контура заземления, вызванный переключением источника питания. короткий штифт заземляющей пружины заменяется, как показано на рисунке справа ниже.
Фигура. 2
После практического тестирования обнаружено, что размах измеренного пульсационного шума значительно улучшился, как показано на рисунке ниже. Но размах пульсаций шума по-прежнему превышает 40 мВ, а номинал источника питания производителя<20 мВ составляет все равно большая разница.
Фигура. 3
Далее проверьте модель пробника пользователя и выяснилось, что пользователь использует стандарт осциллографа с пассивным пробником 10:1. Как показано на рисунке ниже.
Фигура. 4
Пробник 10:1 ослабит измеренный сигнал в 10 раз, а затем подаст его на осциллограф, который затем математически усилит измеренный сигнал в 10 раз. Преимущество этого пробника заключается в том, что передняя часть согласующей схемы позволяет улучшить полосу пропускания пробника до нескольких сотен МГц и расширить возможности осциллографа, но для измерения малых сигналов это не является особым преимуществом. Если сама амплитуда измеряемого сигнала мала, еще 10-кратное затухание может быть погружено в шум осциллографа, даже если еще 10-кратное математическое усиление, поскольку само соотношение сигнал/шум не улучшится. Поэтому при измерении пульсаций мощности следует стараться использовать пробник с небольшим коэффициентом затухания, например пробник 1:1. Таким образом, был найден еще один пассивный пробник 1:1, этот пассивный пробник 1:1, хотя полоса пропускания невелика (обычно десятки МГц), но коэффициент затухания небольшой, что очень подходит для проверки слабого сигнала.
На следующем рисунке показаны результаты сравнительного тестирования пассивного пробника 1:1 и пробника 10:1 при различных пределах полосы пропускания. Видно, что после использования пробника 1:1 и установки ограничения полосы пропускания 20 МГц измеренное размах пульсаций шума составляет менее 10 мВ, что намного лучше, чем результат теста пробника 10:1. По результатам испытаний пробника 1:1 мы можем видеть четкую форму пульсаций сигнала и соответствовать ожиданиям пользователя относительно шума пульсаций мощности<20 мВ. Кроме того, мы также можем видеть, что ограничение полосы пропускания оказывает определенное улучшение на размах шума.
Фигура. 5
Ⅳ. Краткое описание проблемы
Это типичная проблема при тестировании пульсаций мощности. Мы значительно улучшили результаты испытаний на пульсирующий шум, используя короткое заземляющее соединение, переключившись на пробник с низким коэффициентом затухания и ограничив полосу пропускания. Вообще говоря, факторы, влияющие на результаты испытаний на пульсации мощности, с точки зрения важности следующие:
источника питания электромагнитное излучение и шум земли, поэтому необходимо использовать как можно более короткое заземление.
Перед проведением реальных тестов рекомендуется проверить фоновый шум текущего устройства и настройки системы. Пять форм сигналов на рисунке ниже представляют собой результаты измерения нижнего шума осциллографа серии 500M S с различными настройками пробника и полосы пропускания. Форма сигнала сверху вниз: входное сопротивление 50 Ом, пробник 1:1, полоса пропускания 500 МГц; Входное сопротивление 1 МОм, пробник 1:1, полоса пропускания 20 МГц; Входное сопротивление 1 МОм, пробник 1:1, полоса пропускания 500 МГц; Входное сопротивление 1 МОм, пробник 10:1, полоса пропускания 20 МГц; Входное сопротивление 1 МОм, пробник 10:1, полоса пропускания 500 МГц. Размах донного шума составляет от менее 1 мВ до почти 30 мВ, что указывает на важность настройки пробника, полосы пропускания и входного импеданса при тестировании.
Фигура. 6
Если у вас под рукой нет подходящего пробника с низким коэффициентом затухания, вы также можете сделать самодельный пробник, используя коаксиальный кабель сопротивлением 50 Ом, следующим образом. По сути, один конец кабеля подключен к осциллографу, настроенному на входное сопротивление 50 Ом; Другой конец кабеля зачищают, экранирующий слой приваривают к земле проверяемой цепи, а центральный проводник подключают к испытуемому силовому сигналу через прямой конденсатор. Преимуществами этого метода являются низкая стоимость и низкий коэффициент затухания, но недостатками являются плохая согласованность, а параметры изолированной емкости и полосы пропускания плохо контролируются. Кроме того, в последние годы производители осциллографов также выпустили пробники, специально разработанные для проверки пульсаций мощности, которые сочетают в себе низкий коэффициент затухания (1,1:1), широкую полосу пропускания (аппаратная частота 2 ГГц, ограничение полосы пропускания может быть установлено программно) и согласование импеданса потребности в измерениях и уровень шума (входное сопротивление самого датчика по постоянному току составляет 50 кОм, но спектр входного импеданса на конце осциллографа составляет 50 Ом), короткий заземляющий провод (обеспечивает очень низкую индуктивность контура сварочного фронта), большой диапазон смещения (до ±24 В) , пульсация и напряжение постоянного тока могут быть проверены одновременно, что подходит для требований к измерению пульсаций мощности для относительно высоких пользователей.
Фигура. 7
Frequently Asked Questions
Related Articles
Высокочастотные силовые устройства WBG с использованием каскадного GaN/SiC
Раскрытие потенциала трехфазных инверторов на основе полупроводников GaN для повышения производительности электромобилей
Революция в индустрии электромобилей с помощью карбида кремния
Начало работы с Raspberry Pi: руководство для начинающих
Динамическое сопротивление включения и его влияние на преобразователи мощности
Ключевая роль электронных компонентов в устройствах Интернета вещей
Исследование передового подхода к тепловому проектированию для двустороннего охлаждения силовых полупроводниковых модулей в электрических и гибридных транспортных средствах
Arduino Nano ESP32: обзор, особенности и области применения
