بضائع جافة | مقال واحد يحصل على توليد وقياس وقمع تموج طاقة التبديل

تموج الطاقة التبديل أمر لا مفر منه. هدفنا النهائي هو تقليل تموج الإخراج إلى مستوى مقبول. الحل الأساسي لتحقيق هذا الغرض هو تجنب توليد التموجات. أولا والسبب.

مع مفتاح SWITCH، يتقلب التيار في الحث L أيضًا لأعلى ولأسفل عند القيمة الصحيحة لتيار الخرج. لذلك، سيكون هناك أيضًا تموج بنفس تردد Switch عند طرف الإخراج. بشكل عام، تشير تموجات الرايبر إلى هذا، وهو ما يرتبط بقدرة مكثف الخرج وESR. تردد هذا التموج هو نفس تردد مصدر طاقة التحويل، بمدى يتراوح من عشرات إلى مئات كيلوهرتز.

بالإضافة إلى ذلك، يستخدم Switch بشكل عام الترانزستورات ثنائية القطب أو MOSFETs. بغض النظر عن أي منها، سيكون هناك وقت صعود وهبوط عند تشغيله وتوقفه. في هذا الوقت، لن يكون هناك أي ضجيج في الدائرة يعادل وقت الزيادة مثل وقت تقليل ارتفاع المفتاح، أو عدة مرات، ويكون بشكل عام عشرات ميغاهيرتز. وبالمثل، فإن الصمام الثنائي D في وضع الاسترداد العكسي. الدائرة المكافئة هي سلسلة من المكثفات المقاومة والمحاثات، والتي سوف تسبب الرنين، وتردد الضوضاء هو عشرات ميغاهيرتز. يُطلق على هذين الضجيجين عمومًا اسم الضوضاء عالية التردد، وعادةً ما تكون السعة أكبر بكثير من التموج.

إذا كان محول تيار متردد/تيار مستمر، بالإضافة إلى التموجات (الضوضاء) المذكورة أعلاه، فهناك أيضًا ضوضاء تيار متردد. التردد هو تردد مصدر طاقة التيار المتردد المدخل، حوالي 50-60 هرتز. هناك أيضًا ضوضاء في الوضع المشترك، لأن جهاز الطاقة للعديد من مصادر تحويل الطاقة يستخدم الغلاف كمشع، مما ينتج عنه سعة مكافئة.

قياس تبديل تموجات الطاقة

المتطلبات الأساسية:

اقتران مع الذبذبات AC

حد عرض النطاق الترددي 20 ميجاهرتز

افصل السلك الأرضي للمسبار

1. اقتران التيار المتردد هو إزالة جهد التيار المستمر المتراكب والحصول على شكل موجة دقيق.

2. فتح حد عرض النطاق الترددي 20 ميجاهرتز هو منع تداخل الضوضاء عالية التردد ومنع الخطأ. نظرًا لأن سعة التركيب عالي التردد كبيرة، فيجب إزالتها عند قياسها.

3. افصل المشبك الأرضي لمسبار راسم الذبذبات واستخدم قياس القياس الأرضي لتقليل التداخل. العديد من الأقسام ليس لديها حلقات أرضية. لكن ضع هذا العامل في الاعتبار عند الحكم على ما إذا كان مؤهلاً أم لا.

نقطة أخرى هي استخدام محطة 50Ω. وفقًا لمعلومات راسم الذبذبات، فإن وحدة 50 أوم هي إزالة مكون التيار المستمر وقياس مكون التيار المتردد بدقة. ومع ذلك، هناك عدد قليل من ذبذبات الذبذبات التي تحتوي على مثل هذه المجسات الخاصة. في معظم الحالات، يتم استخدام مجسات من 100 كيلو أوم إلى 10 ميجا أوم، وهو أمر غير واضح مؤقتًا.

ما ورد أعلاه هو الاحتياطات الأساسية عند قياس تموج التبديل. إذا لم يتم تعريض مسبار الذبذبات مباشرة إلى نقطة الخرج، فيجب قياسه بواسطة خطوط ملتوية أو كابلات متحدة المحور 50 أوم.

عند قياس الضوضاء عالية التردد، يكون النطاق الكامل لمرسمة الذبذبات عمومًا من مئات الميجا إلى جيجا هرتز. البعض الآخر هو نفس ما ورد أعلاه. ربما يكون لدى الشركات المختلفة طرق اختبار مختلفة. في التحليل النهائي، يجب أن تعرف نتائج الاختبار الخاصة بك.

حول راسم الذبذبات:

لا تستطيع بعض أجهزة راسم الذبذبات الرقمية قياس التموجات بشكل صحيح بسبب التداخل وعمق التخزين. في هذا الوقت، ينبغي استبدال الذبذبات. في بعض الأحيان على الرغم من أن عرض النطاق الترددي لذبذبات المحاكاة القديمة يبلغ عشرات الميغا فقط، إلا أن الأداء أفضل من راسم الذبذبات الرقمي.

تثبيط تبديل تموجات الطاقة

لتبديل التموجات، من الناحية النظرية والواقعية موجودة. هناك ثلاث طرق لقمعها أو تقليلها:

1. زيادة الحث وتصفية مكثف الإخراج

وفقا لصيغة تحويل التيار الكهربائي، فإن حجم التقلب الحالي وقيمة الحث للحث الاستقرائي يصبح متناسبا عكسيا، وتموجات الإخراج ومكثفات الإخراج متناسبة عكسيا. ولذلك، فإن زيادة المكثفات الكهربائية ومكثفات الإخراج يمكن أن تقلل من التموجات.

الصورة أعلاه هي الشكل الموجي الحالي في مغو مصدر الطاقة L. ويمكن حساب تيار التموج الخاص به △ i من الصيغة التالية:

يمكن ملاحظة أن زيادة قيمة L أو زيادة تردد التبديل يمكن أن تقلل من التقلبات الحالية في الحث.

وبالمثل، العلاقة بين تموجات الخرج ومكثفات الخرج: VRIPPLE = IMAX/(CO × F). يمكن ملاحظة أن زيادة قيمة مكثف الخرج يمكن أن يقلل من التموج.

الطريقة المعتادة هي استخدام المكثفات الإلكتروليتية المصنوعة من الألومنيوم لسعة الخرج لتحقيق غرض السعة الكبيرة. ومع ذلك، فإن المكثفات الإلكتروليتية ليست فعالة جدًا في قمع الضوضاء عالية التردد، كما أن ESR كبير نسبيًا، لذلك سيتم توصيل مكثف سيراميك بجانبه لتعويض النقص في مكثفات الإلكتروليتية المصنوعة من الألومنيوم.

في الوقت نفسه، عندما يعمل مصدر الطاقة، لا يتغير جهد VIN لطرف الإدخال، ولكن يتغير التيار مع المفتاح. في هذا الوقت، لا يوفر مصدر طاقة الإدخال بئرًا للتيار، وعادةً ما يكون بالقرب من طرف الإدخال الحالي (على سبيل المثال، نوع باك، يقع بالقرب من المفتاح Switch)، ويقوم بتوصيل السعة لتوفير التيار.

بعد تطبيق هذا الإجراء المضاد، يظهر مصدر الطاقة لمفتاح باك في الشكل أدناه:

يقتصر النهج المذكور أعلاه على الحد من التموجات. بسبب حد الحجم، لن يكون الحث كبيرًا جدًا؛ يزيد مكثف الإخراج إلى درجة معينة، ولا يوجد تأثير واضح على تقليل التموجات؛ زيادة تردد التبديل سوف يزيد من فقدان التبديل. لذلك عندما تكون المتطلبات صارمة، فإن هذه الطريقة ليست جيدة جدًا.

للتعرف على مبادئ تحويل مصدر الطاقة، يمكنك الرجوع إلى أنواع مختلفة من أدلة تصميم تحويل الطاقة.

2. التصفية ذات المستويين هي إضافة مرشحات LC من المستوى الأول

إن التأثير المثبط لمرشح LC على تموج الضوضاء واضح نسبيًا. وفقًا لتردد التموج المراد إزالته، حدد مكثف الحث المناسب لتشكيل دائرة المرشح. بشكل عام، يمكن أن يقلل من التموجات بشكل جيد. في هذه الحالة، تحتاج إلى النظر في نقطة أخذ العينات من الجهد ردود الفعل. (كما هو موضح أدناه)

يتم تحديد نقطة أخذ العينات قبل مرشح LC (PA)، وسيتم تقليل جهد الخرج. نظرًا لأن أي محاثة لها مقاومة للتيار المستمر، فعندما يكون هناك خرج تيار، سيكون هناك انخفاض في الجهد في المحاثة، مما يؤدي إلى انخفاض في جهد الخرج لمصدر الطاقة. ويتغير انخفاض الجهد هذا مع تيار الخرج.

يتم تحديد نقطة أخذ العينات بعد مرشح LC (PB)، بحيث يكون جهد الخرج هو الجهد الذي نريده. ومع ذلك، يتم إدخال محاثة ومكثف داخل نظام الطاقة، مما قد يسبب عدم استقرار النظام.

3. بعد إخراج مصدر طاقة التبديل، قم بتوصيل تصفية LDO

هذه هي الطريقة الأكثر فعالية لتقليل التموجات والضوضاء. جهد الخرج ثابت ولا يحتاج إلى تغيير نظام التغذية المرتدة الأصلي، ولكنه أيضًا الأكثر فعالية من حيث التكلفة والأعلى استهلاكًا للطاقة.

أي LDO لديه مؤشر: نسبة قمع الضوضاء. وهو منحنى تردد-DB، كما هو موضح في الشكل أدناه هو منحنى LT3024 LT3024.

بعد LDO، يكون تموج التبديل عمومًا أقل من 10 مللي فولت. الشكل التالي هو مقارنة التموجات قبل وبعد LDO:

بالمقارنة مع منحنى الشكل أعلاه والشكل الموجي على اليسار، يمكن ملاحظة أن التأثير المثبط لـ LDO جيد جدًا لتموجات التبديل بمئات كيلوهرتز. ولكن ضمن نطاق الترددات العالية، فإن تأثير LDO ليس مثاليًا.

تقليل التموجات. تعد أسلاك PCB الخاصة بمصدر طاقة التبديل أمرًا بالغ الأهمية أيضًا. بالنسبة للضوضاء عالية التردد، نظرًا للتردد الكبير للتردد العالي، على الرغم من أن التصفية بعد المرحلة لها تأثير معين، إلا أن التأثير ليس واضحًا. وهناك دراسات خاصة بهذا الخصوص. النهج البسيط هو أن تكون على الصمام الثنائي والسعة C أو RC، أو توصيل الحث في السلسلة.

الشكل أعلاه هو دائرة مكافئة للدايود الفعلي. عندما يكون الصمام الثنائي عالي السرعة، يجب مراعاة المعلمات الطفيلية. أثناء الاسترداد العكسي للصمام الثنائي، أصبح الحث المكافئ والسعة المكافئة مذبذب RC، مما يولد تذبذبًا عالي التردد. من أجل قمع هذا التذبذب عالي التردد، من الضروري توصيل شبكة عازلة ذات سعة C أو RC عند طرفي الصمام الثنائي. المقاومة بشكل عام هي 10Ω-100 ω، والسعة هي 4.7PF-2.2NF.

يمكن تحديد السعة C أو RC على الصمام الثنائي C أو RC عن طريق الاختبارات المتكررة. إذا لم يتم تحديده بشكل صحيح، فإنه سوف يسبب تذبذبات أكثر شدة.