Kako preprečiti valovanje stikalnega napajanja
Generiranje valovanja v stikalnem napajalniku
Naš cilj je zmanjšati izhodno valovanje na sprejemljivo raven, temeljna rešitev za dosego tega cilja pa je, da se čim bolj izognemo ustvarjanju valovanja. Najprej moramo razjasniti vrste in vzroke valovanja v stikalnem napajalniku.
Po preklopu STIKALA tudi tok v induktorju L niha navzgor in navzdol znotraj efektivne vrednosti izhodnega toka. Tako bo tudi na izhodnem koncu prišlo do valovanja z enako frekvenco kot pri SWITCH, kar se na splošno imenuje valovanje. Povezan je z zmogljivostjo in ESR izhodnega kondenzatorja. Frekvenca tega valovanja je enaka kot pri stikalnem napajalniku in se giblje od deset do sto KHz.
Poleg tega SWITCH na splošno uporablja bipolarne tranzistorje ali MOSFET-je. Ne glede na to, kateri se uporablja, bo ob vklopu in izklopu čas vzpona in čas upadanja. Na tej točki se bo v tokokrogu pojavil šum z enako frekvenco ali neparnimi večkratniki časa dviga in padca STIKALA, običajno v območju desetin MHz. V trenutku povratne obnovitve je ekvivalentno vezje diode D serijska vezava upora, kapacitivnosti in induktivnosti, ki lahko povzroči resonanco in ustvari frekvence hrupa več deset MHz. Ti dve vrsti šuma na splošno imenujemo visokofrekvenčni šum in njuna amplituda je običajno veliko večja od valovanja.
Če gre za pretvornik AC/DC, obstaja poleg dveh zgoraj omenjenih vrst valovanja (šuma) tudi šum izmeničnega toka, ki je frekvenca vhodnega napajanja izmeničnega toka, okoli 50-60Hz. Obstaja tudi vrsta hrupa skupnega načina, ki ga povzroči ekvivalentna kapacitivnost, ki jo ustvarijo napajalne naprave številnih stikalnih napajalnikov, ki uporabljajo ohišja kot hladilna telesa. Ker se ukvarjam z raziskavami in razvojem avtomobilske elektronike, sem manj izpostavljen zadnjima dvema vrstama hrupa, zato o njih trenutno ne razmišljam.
Merjenje valovanja v stikalnem napajalniku
Osnovne zahteve: Uporabite AC sklopko osciloskopa, omejitev pasovne širine 20MHz, odklopite ozemljitveno žico sonde
1. Priključitev izmeničnega toka je postopek odstranjevanja prekrivajoče se enosmerne napetosti, da dobimo pravilno valovno obliko.
2. Odpiranje omejitve pasovne širine 20MHz je namenjeno preprečevanju motenj zaradi visokofrekvenčnega šuma in preprečitvi napak pri merjenju. Zaradi velike amplitude visokofrekvenčnih komponent jih je potrebno med meritvijo odstraniti.
3. Odklopite ozemljitveno sponko sonde osciloskopa in merite z ozemljitvenim obročem, da zmanjšate motnje. Mnogi deli nimajo ozemljitvenih obročev in če je napaka sprejemljiva, jih je mogoče neposredno izmeriti z uporabo ozemljitvene objemke sonde. Toda ta dejavnik je treba upoštevati pri ugotavljanju, ali je kvalificiran.
Druga točka je uporaba priključka 50 Ω. Glede na informacije o osciloskopu Yokogawa modul 50 Ω meri AC komponento po odstranitvi DC komponente. Vendar je malo osciloskopov opremljenih s tako specializiranimi sondami. V večini primerov se za meritve uporabljajo standardne sonde v razponu od 100K Ω do 10M Ω, vpliv pa trenutno ni jasen.
Zgoraj so navedeni osnovni varnostni ukrepi pri merjenju valovanja stikala. Če sonda osciloskopa ne pride neposredno v stik z izhodno točko, jo je treba izmeriti s kabli s prepletenimi paricami ali koaksialnimi kabli 50 Ω.
Pri merjenju visokofrekvenčnega šuma je celoten prepustni pas osciloskopa običajno v območju od nekaj sto megahercev do GHz. Drugi so enaki kot zgoraj. Različna podjetja imajo lahko različne metode testiranja. Konec koncev je pomembno, da jasno razumemo lastne rezultate testiranja**, da pridobimo priznanje strank.
