Faktor riak dan riak bekalan kuasa
Fungsi utama bekalan kuasa adalah untuk menyediakan tenaga elektrik untuk produk elektronik, tetapi ia pasti akan memperkenalkan riak, bunyi bising, dan lain-lain semasa bekalan kuasa, 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:
Harmonik yang tidak dijangka dijana untuk menyebabkan kemalangan yang disebabkan oleh lebihan voltan atau lebihan arus; meningkatkan kerugian tambahan dan mengurangkan kecekapan dan penggunaan peralatan elektrik;
Jadikan peralatan berjalan secara tidak normal, mempercepatkan penuaan, dan memendekkan hayat perkhidmatan; membuat perlindungan geganti, peranti automatik, sistem komputer dan peralatan lain berjalan secara tidak normal atau gagal beroperasi secara normal;
Jadikan alat pengukur dan pengukur menyimpang; 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 Faktor riak dan riak bekalan kuasa
Tegasnya, bekalan kuasa yang distabilkan termasuk empat bahagian: pengubah kuasa, litar penerus, litar penapis dan litar penstabil voltan. Memandangkan DC-DC juga boleh dianggap sebagai bekalan kuasa yang stabil, litar penerus, litar penapis dan litar voltan terstabil dianggap sebagai tiga bahagian yang diperlukan bagi bekalan kuasa yang stabil [1].
Litar penerus menggunakan peranti pengalir satu arah untuk menukar arus ulang alik kepada arus terus berdenyut. Arus terus berdenyut tidak lancar dan mengandungi sejumlah besar arus ulang alik.
Litar penapis menggunakan elemen simpanan tenaga untuk menukar arus terus berdenyut kepada arus terus yang agak rata. Disebabkan oleh prestasi litar penapis yang berbeza, walaupun kebanyakan komponen arus ulang-alik boleh ditapis, ia tidak boleh ditapis sepenuhnya.
Litar penstabilan voltan selepas pembetulan dan penapisan menggunakan fungsi pelarasan litar untuk menstabilkan voltan keluaran dan mengurangkan komponen AC ke tahap minimum. Komponen AC yang tidak boleh ditapis sepenuhnya dengan keluaran voltan yang stabil dipanggil voltan riak.
Untuk mencirikan prestasi penapis bekalan kuasa terkawal DC, konsep pekali riak diperkenalkan [2-3]. Takrifkan pekali riak ψ sebagai nilai peratusan nilai efektif voltan riak Vr dan voltan keluaran DC Vo, iaitu:
Pekali riak ialah indeks penting untuk menilai output bekalan kuasa DC yang stabil dan tulen. 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 osiloskop storan digital (Digital Storage Oscilloscope, DSO).
Beban elektronik adalah mudah untuk melaraskan arus, dan ia biasanya ditetapkan dalam mod rintangan malar (CR); osiloskop storan digital boleh menangkap secara langsung keseluruhan bentuk gelombang riak, menyimpan dan menguatkannya, dan membaca nilai riak. Gantikan bacaan osiloskop ke dalam formula untuk mendapatkan faktor 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 digantikan dengan pin spring tanah dalam pemasangan probe. Ia boleh menghalang gandingan gelung tanah ke dalam bunyi EMI dan membuat hasil pengukuran tidak tepat.
Wayar tanah probe terlalu panjang dan kawasan gelung terlalu besar, membentuk antena penerima, kekacauan frekuensi tinggi atau bunyi EMI akan digabungkan ke dalam isyarat yang diukur.
(2) Osiloskop storan digital itu sendiri perlu melaraskan tetapan.
Osiloskop storan digital perlu mempunyai asas yang baik untuk menapis lagi kekacauan yang ditambah daripada bekalan kuasa; gunakan gandingan AC osiloskop storan digital untuk menyekat arus terus, 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 menyekat riak bekalan kuasa
Secara amnya terdapat empat kaedah untuk menekan riak voltan keluaran bekalan kuasa terkawal: kaedah penapisan RLC, kaedah penapisan mod biasa, kaedah penapisan cincin magnet ferit dan gabungan tiga kaedah.
Litar penapis untuk menyekat riak bekalan kuasa DC-DC ditunjukkan melalui pengesahan percubaan. Dalam percubaan pengesahan, bekalan kuasa DC-DC 100W dengan input 48V dan output 5V dipilih dan modelnya ialah SD-100C-5 Meanwell.
Osiloskop storan digital memilih GDS-1072B GWINSTEK, lebar jalur ialah 70MHz, kadar pensampelan ialah 1GSa/s dan kedalaman storan setiap saluran ialah 10M.
Beban elektronik ialah PEL{{0}} daripada GWINSTEK, julat voltan ialah 1.5V~150V, julat semasa ialah 0~35A, dan kuasa ialah 175W.
Mengikut pengiraan ini, arus dalam litar ialah 20A. Rajah 3 ialah gambarajah blok sambungan ujian riak kuasa.
Untuk menjadikan kesan penindasan riak bekalan kuasa lebih intuitif dan jelas, litar penapis SD-100C-5 dilitar pintas dahulu dan riak voltan keluarannya diukur. Ia boleh didapati bahawa riak bekalan kuasa adalah kira-kira 85.6mVpp, dan nilai berkesan ialah 48.2mVrms.
