علل امواج و نویز در سوئیچینگ منابع تغذیه

علل امواج و نویز در سوئیچینگ منابع تغذیه

خروجی منبع تغذیه سوئیچینگ ولتاژ DC خالص نیست، اما برخی از قطعات AC در داخل آن وجود دارد که ناشی از ریپل و نویز است. ریپل نوسان ولتاژ DC خروجی است که به عملکرد سوئیچینگ منبع تغذیه سوئیچینگ مربوط می شود. در هر فرآیند باز و بسته شدن، انرژی الکتریکی از انتهای ورودی به انتهای خروجی "پمپ" می شود و فرآیند شارژ و دشارژ را تشکیل می دهد و در نتیجه نوساناتی در ولتاژ خروجی با فرکانس مشابه فرکانس کلید ایجاد می شود. ولتاژ ریپل مقدار پیک به پیک بین قله ها و دره های ریپل است و اندازه آن به ظرفیت و کیفیت خازن های ورودی و خروجی منبع تغذیه سوئیچینگ مربوط می شود.

دو دلیل برای تولید نویز وجود دارد: یکی توسط منبع تغذیه سوئیچینگ تولید می شود. نوع دیگر تداخل میدان های الکترومغناطیسی خارجی (EMI) است که می تواند از طریق تشعشع یا ورودی از طریق خطوط برق وارد منبع تغذیه سوئیچینگ شود.

سر و صدای تولید شده توسط منبع تغذیه سوئیچینگ، یک قطار پالسی با فرکانس بالا است که توسط پالس های تیز تولید شده در لحظه هدایت سوئیچ و قطع آن ایجاد می شود که به عنوان نویز سوئیچینگ نیز شناخته می شود. فرکانس ترن پالس نویز بسیار بیشتر از فرکانس سوئیچینگ است و ولتاژ نویز مقدار پیک به پیک آن است. دامنه ولتاژ نویز تا حد زیادی با توپولوژی منبع تغذیه سوئیچینگ، وضعیت انگلی در مدار و طراحی PCB مرتبط است.

شکل موج ریپل و نویز را می توان با استفاده از یک اسیلوسکوپ مشاهده کرد، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است. فرکانس ریپل همان فرکانس لوله سوئیچ است، در حالی که فرکانس نویز دو برابر لوله سوئیچ است. مجموع مقادیر پیک به پیک ولتاژ ریپل و ولتاژ نویز، ولتاژ ریپل و نویز است که بر حسب mVp-p بیان می شود.

روش های اندازه گیری ریپل و نویز

ریپل و ولتاژ نویز یکی از پارامترهای اصلی عملکرد منابع تغذیه سوئیچینگ هستند، بنابراین نحوه اندازه گیری دقیق آنها موضوع بسیار مهمی است. در حال حاضر روش اندازه گیری ولتاژ ریپل و نویز با استفاده از اسیلوسکوپ پهن باند است که می تواند مقادیر ولتاژ ریپل و نویز را به دقت اندازه گیری کند.

با توجه به تنوع گسترده منابع تغذیه سوئیچ (با توپولوژی های مختلف، فرکانس های کاری، توان خروجی و الزامات فنی)، سازندگان مختلف از روش های اندازه گیری اسیلوسکوپ استفاده می کنند و دستگاه های اندازه گیری کاملاً یکسان نیستند. بنابراین، هر کارخانه استاندارد خاص خود را برای اندازه گیری منابع تغذیه سوئیچ های مختلف دارد که استاندارد سازمانی است.

بلوک دیاگرام دستگاه برای اندازه گیری ریپل و نویز با استفاده از اسیلوسکوپ در شکل 2 نشان داده شده است. این دستگاه شامل منبع تغذیه سوئیچ آزمایش شده، بار، اسیلوسکوپ و سیم کشی اندازه گیری است. برخی از دستگاه های اندازه گیری نیز دارای قطعاتی مانند سلف، خازن و مقاومت هستند که روی آنها لحیم شده است.