Pekali riak dan riak bekalan kuasa
Fungsi utama bekalan kuasa adalah untuk menyediakan tenaga elektrik untuk produk elektronik, tetapi bekalan kuasa pasti akan memperkenalkan riak, bunyi bising, dan lain-lain, yang akan mengurangkan kestabilan dan kebolehpercayaan sistem elektronik dan juga keseluruhan produk.
Riak voltan boleh menjejaskan pelbagai litar bekalan kuasa, seperti litar penukaran A/D, litar penguat kendalian, litar penapis penerus, dll. Aplikasi biasa mempunyai bahaya berikut:
Menjana harmonik yang tidak diingini, menyebabkan lebihan voltan atau lebihan arus menyebabkan kemalangan; meningkatkan kerugian tambahan dan mengurangkan kecekapan dan penggunaan peralatan elektrik;
Menyebabkan peralatan beroperasi secara tidak normal, mempercepatkan penuaan, dan memendekkan hayat; menyebabkan perlindungan geganti, peranti automatik, sistem komputer dan peralatan lain beroperasi secara tidak normal atau gagal beroperasi secara normal;
Ia boleh menyebabkan penyelewengan dalam instrumen pengukuran dan pemeteran; mengganggu sistem komunikasi, mengurangkan kualiti penghantaran isyarat, dan juga merosakkan peralatan komunikasi.
Oleh itu, apabila mereka bentuk produk elektronik, adalah perlu untuk mengukur riak dengan tepat dan menekan riak dalam julat tertentu.
1 Pekali riak dan riak bekalan kuasa
Tegasnya, bekalan kuasa terkawal termasuk empat bahagian: pengubah kuasa, litar penerus, litar penapis dan litar penstabil voltan. Memandangkan DC-DC juga boleh dianggap sebagai bekalan kuasa terkawal, litar penerus, litar penapis dan litar penstabil voltan dianggap sebagai tiga bahagian yang diperlukan bagi bekalan kuasa terkawal [1].
Litar penerus menggunakan peranti konduktif sehala untuk menukar arus ulang alik kepada arus terus berdenyut. Arus terus berdenyut tidak lancar dan mengandungi sejumlah besar komponen arus ulang-alik.
Litar penapis menggunakan komponen penyimpanan tenaga untuk menukar kuasa DC berdenyut kepada kuasa DC yang agak rata. Disebabkan oleh prestasi berbeza litar penapis, walaupun ia boleh menapis kebanyakan komponen AC, ia tidak dapat menapisnya sepenuhnya.
Litar penstabil voltan selepas pembetulan dan penapisan menggunakan fungsi pelarasan litar untuk menstabilkan voltan keluaran dan mengurangkan komponen AC ke tahap minimum. Komponen AC ini yang tidak boleh ditapis sepenuhnya bersama dengan keluaran voltan yang stabil dipanggil voltan riak.
Untuk mencirikan prestasi penapisan bekalan kuasa terkawal DC, konsep pekali riak diperkenalkan [2-3]. Pekali riak ψ ditakrifkan sebagai nilai peratusan nilai berkesan voltan riak Vr dan voltan keluaran DC Vo, iaitu:
Pekali riak ialah penunjuk penting untuk menilai output stabil dan tulen bekalan kuasa DC. Mengikut formula di atas, dapat dilihat bahawa voltan riak perlu diukur untuk mencari pekali riak.
2 Pengukuran riak bekalan kuasa
Pengukuran tepat riak bekalan kuasa secara amnya memerlukan dua instrumen iaitu beban elektronik (Electronic Load) dan digital storage oscilloscope (DSO).
Beban elektronik memudahkan pelarasan arus dan biasanya ditetapkan dalam mod rintangan malar (CR); osiloskop storan digital boleh menangkap secara langsung keseluruhan bentuk gelombang riak, menyimpan, menguatkan dan membaca nilai riak. Gantikan bacaan osiloskop ke dalam formula untuk mendapatkan pekali riak.
Semasa mengukur, anda mesti memberi perhatian kepada dua perkara berikut (dua mata ini amat penting untuk ketepatan keputusan pengukuran):
(1) Wayar tanah probe osiloskop storan digital mesti dicabut dan pin spring tanah dalam pemasangan probe mesti digunakan sebaliknya. Ia boleh menghalang gelung tanah daripada berganding ke dalam hingar EMI, menjadikan hasil pengukuran tidak tepat.
Wayar tanah probe terlalu panjang dan kawasan gelung terlalu besar, membentuk antena penerima dan menyebabkan kekacauan frekuensi tinggi atau hingar EMI berganding ke dalam isyarat yang diukur.
(2) Osiloskop storan digital itu sendiri perlu melaraskan tetapannya.
Osiloskop storan digital perlu dibumikan dengan baik untuk menapis lagi bunyi yang ditambah dari hujung bekalan kuasa; gunakan gandingan AC osiloskop storan digital untuk menyekat DC, menjadikan ujian riak lebih intuitif dan tepat;
Ujian riak am memerlukan kekerapan dihadkan di bawah 20MHz, jadi osiloskop storan digital harus membuka had lebar jalur 20MHz untuk mengasingkan hingar frekuensi tinggi.
3 Kaedah untuk Menekan Riak Bekalan Kuasa
Untuk menyekat riak voltan keluaran bekalan kuasa terkawal, empat kaedah berikut secara amnya diguna pakai: Kaedah penapisan RLC, kaedah penapisan mod biasa, kaedah penapisan cincin magnet ferit, dan gabungan tiga kaedah.
Litar penapis yang menindas riak bekalan kuasa DC-DC ditunjukkan melalui pengesahan percubaan. Dalam percubaan pengesahan, bekalan kuasa DC-DC 100W, input 48V, output 5V, Model SD-100C-5 daripada Meanwell telah dipilih.
Osiloskop storan digital memilih GDS{0}}B GWINSTEK, dengan lebar jalur 70MHz, kadar pensampelan 1GSa/s dan kedalaman storan 10M setiap saluran.
Beban elektronik ialah PEL{{0}} dari GWINSTEK, dengan julat voltan 1.5V~150V, julat arus 0~35A dan kuasa 175W.
Mengikut pengiraan ini, arus dalam litar ialah 20A. Rajah 3 menunjukkan gambarajah blok sambungan ujian riak bekalan kuasa.
Untuk menjadikan kesan penindasan riak bekalan kuasa lebih intuitif dan jelas, mula-mula litar pintas litar penapis SD-100C-5 dan ukur riak voltan keluarannya. Daripada ini, dapat dilihat bahawa riak bekalan kuasa adalah lebih kurang 85.6mVpp dan nilai berkesan ialah 48.2mVrms.
