Что такое пульсации источника питания, как измерить их значение и как их подавить?

Привет всем, я Роуз. Добро пожаловать в новый пост сегодня. Пульсация — это многомерный сигнал помех. Это периодический сигнал, который меняется вверх и вниз в зависимости от выходного постоянного напряжения, но период и амплитуда не фиксированы, а пульсации различных источников питания изменяются со временем. Кроме того, форма волны другая.

Темы, затронутые в этой статье:

Ⅰ. Как генерируется пульсация мощности?

Ⅱ. В чем вред Ripple?

Ⅲ. Как измерить пульсацию мощности?

Ⅳ. Как подавить пульсацию?

Ⅰ. Как генерируется пульсация мощности?

Линейные и импульсные источники питания — это два типа источников питания, которые мы обычно используем. Переменное напряжение выпрямляется, фильтруется и стабилизируется для получения выходного постоянного напряжения. Поскольку фильтрация недостаточно хороша, сигналы помех с периодическими и случайными компонентами оказываются на уровне постоянного тока, вызывая пульсации. Так называемое пульсирующее напряжение — это пиковое значение напряжения переменного тока в выходном напряжении постоянного тока при номинальном выходном напряжении и токе. Пульсация — это многомерный сигнал помех. Это периодический сигнал, который меняется вверх и вниз в зависимости от выходного постоянного напряжения, но период и амплитуда не фиксированы, а пульсации различных источников питания изменяются со временем. Кроме того, форма волны другая.

Ⅱ. В чем вред Ripple?

В целом у Ripple есть сотня недостатков, но нет преимуществ. Ключевые недостатки Ripple заключаются в следующем:

а. Пульсации в источнике питания будут создавать гармоники в электроприборах, снижая эффективность источника питания;

б. Более высокие пульсации могут привести к перенапряжению или току, что может привести к ненормальной работе электрооборудования или ускорить его старение;

в. Пульсации в цифровой схеме будут мешать логической взаимосвязи схемы;

д. Ripple также создаст шумовые помехи для связи, измерительных приборов и счетчиков, нарушит нормальное измерение и измерение сигналов и даже повредит оборудование.

В результате при проектировании источника питания мы должны поддерживать пульсации ниже нескольких процентов. Мы должны рассмотреть возможность снижения пульсации до меньшего значения для устройств с высокими требованиями к пульсации.

Методы измерения пульсаций источника питания обычно делятся на две категории: одни для идентификации отдельного источника питания, а другие для отладки продукта.

В помещении (около 20°C) необходимо для идентификации источника питания в секторе электроснабжения и у мощных потребителей. Влажность должна быть менее 80 %, а механическая вибрация и электромагнитные помехи, влияющие на измерения, должны быть минимальными. Стандартный прибор и оцениваемый источник питания должны быть указаны выше. Оставьте его в тестовой среде минимум на 24 часа.

При измерении пульсаций источника питания для чистых источников питания необходимо делать это во время нагрузки, причем нагрузка должна быть такой, чтобы выходной ток превышал 80% заданного выходного тока.

Необходимые эталоны измерений также необходимо выбирать для малошумящих чисто резистивных или электронных нагрузок. Различные стандарты измерения дадут разные результаты.

Пульсации напряжения могут выражаться как в абсолютном, так и в относительном выражении. Коэффициент пульсаций, или отношение пульсаций напряжения к выходному напряжению постоянного тока, обычно используется для оценки эффективности фильтрации источника питания постоянного тока. Коэффициент пульсаций является важным показателем для оценки источников питания постоянного тока. Для его расчета используется процент эффективного значения пульсаций напряжения по отношению к выходному напряжению постоянного тока.

Ⅲ. Как измерить пульсацию мощности?

Для мониторинга пульсаций мощности обычно используется осциллограф, и существует три популярных метода измерения:

1) Зависимость от способа подключения

Прикоснитесь щупом непосредственно к контакту положительного выхода, а проводной петлей непосредственно к контакту отрицательного выхода, используя щуп осциллографа с петлей из заземляющего провода. Это связано с тем, что контур установлен как можно короче, что позволяет пиковому значению, считываемому с осциллографа, представлять выходную пульсацию и шум на линии. Как видно на схеме ниже

2) Прямой метод

Подсоедините кольцо заземляющего провода к контакту отрицательного выхода и проверьте выходной конец с кольцом заземления датчика.

3) Метод скрутки

Выходной контакт подключается к витой паре, которая затем подключается к конденсатору, а два конца конденсатора контролируются осциллографом.

При измерении пульсаций имейте в виду следующее: Очень важно понимать верхний предел полосы пульсаций. Поскольку пульсации представляют собой низкочастотный шум, лучше всего использовать осциллограф, который не выходит слишком далеко за верхний предел полосы пульсаций.

Чтобы уменьшить помехи в контуре, вызванные слишком длинным заземляющим проводом, включите функцию ограничения полосы пропускания осциллографа, установите полосу пропускания на 20 МГц и подключите защитное заземление пробника непосредственно к выходному заземлению.

Чтобы предотвратить попадание сигналов граничных помех в осциллограф, подключите небольшой керамический конденсатор и небольшой электролитический конденсатор параллельно к точке доступа пробника.

Ⅳ. Как подавить пульсацию?

Низкочастотная входная пульсация, высокочастотная пульсация, синфазный пульсирующий шум, вызванный паразитными параметрами, и пульсирующий шум, вызванный регулированием с обратной связью, являются пятью основными источниками пульсаций выходного сигнала источника питания.

Увеличение емкости схемы фильтра, использование схемы LC-фильтра, применение схемы многокаскадного фильтра, замена импульсного источника питания линейным источником питания и разумная проводка — все это общие стратегии подавления этих волн. Тем не менее, индивидуальные вмешательства, согласно классификации, часто позволяют достичь удвоенного результата, затратив вдвое меньше усилий.

1. Подавление высокочастотных пульсаций

Высокочастотные схемы преобразования энергии являются основным источником высокочастотных пульсаций шума. В схемах высокочастотного преобразования мощности высокочастотные силовые устройства преобразуют входное постоянное напряжение, которое затем выпрямляется и фильтруется для получения регулируемого выходного сигнала. Высокочастотные пульсации с той же частотой, что и рабочая частота переключения, являются обычным явлением и влияют на внешнюю цепь. Форма и настройки выходного фильтра во многом определяются частотой переключения импульсного источника питания. Рабочая частота силового преобразователя увеличена настолько, насколько это возможно, чтобы уменьшить необходимость фильтрации высокочастотных пульсаций переключения.

2. Подавление низкочастотных пульсаций

Размер конденсатора фильтра в выходной цепи определяет размер низкочастотных пульсаций. Емкость конденсатора не может увеличиваться бесконечно, а это означает, что на выходе всегда будут остаточные низкочастотные пульсации. Пульсации переменного тока выводятся после ослабления схемой преобразования постоянного тока в постоянный ток, а ее размер регулируется коэффициентом усиления системы управления и схемой преобразования постоянного тока в постоянный ток, который относится к низкочастотному диапазону шума. Потому что схемы преобразования постоянного тока в постоянный ток и по напряжению имеют низкую способность подавления пульсаций и огромные низкочастотные пульсации переменного тока на выходе. Для достижения низкого уровня пульсаций на выходе источника питания необходимо использовать методы фильтрации низкочастотных пульсаций источника питания.

Для некоторых источников питания можно увеличить коэффициент усиления замкнутой цепи преобразователя постоянного тока, а схему предварительного регулятора можно использовать для улучшения эффекта подавления пульсаций, что можно сделать путем изменения емкости фильтра выпрямителя и настройки контура обратной связи. параметры. Подавление низкочастотных пульсаций.

3. Подавление синфазных пульсаций.

Импульсные источники питания склонны к синфазным пульсациям. Паразитная емкость и индуктивность в проводе между силовым устройством и опорной пластиной радиатора, а также первичной и вторичной сторонами трансформатора взаимодействуют с прямоугольным напряжением импульсного источника питания, когда оно воздействует на силовое устройство. Сделайте пульсирующий шум в общем режиме. Ниже приведены способы подавления синфазных пульсаций шума:

1) Добавьте индуктивность и емкость подавления синфазных помех на выходном конце, чтобы уменьшить паразитную емкость между устройством управления питанием, трансформатором и землей шасси;

2) Используйте фильтры электромагнитных помех для эффективного подавления синфазных пульсаций;

3) Уменьшить амплитуду глюков переключения.

4. Подавление пульсаций контура регулирования.

Пульсации в замкнутом контуре управления обычно вызваны неправильными наборами параметров в контуре. Сеть обратной связи подает изменяющееся напряжение на выходном конце в контур регулятора, когда на выходном конце возникает определенное колебание, заставляя регулятор создавать самовозбуждающийся отклик. Должна быть создана дополнительная пульсация.

Ключевыми подходами к подавлению являются подавление самовозбуждающегося отклика стабилизатора, соответствующий выбор усиления контура, стабильность стабилизатора и LDO-фильтрация на выходе источника питания. Это наиболее эффективный метод снижения шума и пульсаций.

Frequently Asked Questions

1. Как устранить пульсации мощности?

Подключите керамические конденсаторы 103, 102, 104 параллельно земле на выходном порту. Чем меньше значение емкости, тем выше частота отфильтрованных пульсаций. Вы также можете рассмотреть возможность подключения магнитных шариков последовательно с выходным портом, а затем с выходом, но если у вас есть модуль постоянного тока за источником питания, вам следует использовать магнитные шарики с осторожностью, поскольку магнитные шарики могут иметь определенную спецификацию. модуля DC-DC, который работает неправильно.

2. Какова общая выходная пульсация импульсного источника питания?

Пульсации на выходе составляют от 200 до 50 мВ, и полная нагрузка не может превышать этот диапазон.

3. Как отличить пульсации и шумы на выходе блока питания?

Об этом можно судить по наблюдению осциллографа. Пульсации обычно синхронизируются с частотой переключения источника питания, а частота шума относительно высока.