Jakie są przyczyny tętnienia i hałasu regulowanego zasilacza?
Wyjście zasilacza impulsowego nie jest czystym napięciem stałym, ale zawiera pewne składniki prądu przemiennego, które są spowodowane tętnieniami i szumem. Tętnienie to wahania wyjściowego napięcia stałego, które są powiązane z działaniem przełączającym zasilacza impulsowego. Podczas każdego procesu włączania i wyłączania energia elektryczna jest „pompowana” od końca wejściowego do końca wyjściowego, tworząc proces ładowania i rozładowywania, w wyniku którego powstają wahania napięcia wyjściowego, a częstotliwość wahań jest taka sama jak częstotliwość przełączania. Napięcie tętnienia to wartość międzyszczytowa pomiędzy szczytem a dołem tętnienia, a jego wielkość jest związana z pojemnością i jakością kondensatora wejściowego i kondensatora wyjściowego zasilacza impulsowego.
Są dwie przyczyny hałasu, jedna jest generowana przez sam zasilacz impulsowy; drugi to zakłócenia (EMI) zewnętrznego pola elektromagnetycznego, które może przedostać się do zasilacza impulsowego poprzez promieniowanie lub wprowadzić zasilacz impulsowy przez linię energetyczną.
Hałas generowany przez sam zasilacz impulsowy jest ciągiem impulsów o wysokiej częstotliwości, spowodowanym ostrymi impulsami występującymi w momencie włączania i wyłączania przełącznika i nazywany jest również szumem przełączania. Częstotliwość impulsu szumowego jest znacznie wyższa niż częstotliwość przełączania, a napięcie szumu jest jego wartością międzyszczytową. Amplituda napięcia szumowego jest w dużej mierze związana z topologią zasilacza impulsowego, stanem pasożytniczym w obwodzie i konstrukcją płytki PCB.
Tętnienia i przebiegi szumu można zobaczyć za pomocą oscyloskopu, jak pokazano na rysunku 1. Częstotliwość tętnienia jest taka sama jak częstotliwość tętnienia lampy przełączającej, a częstotliwość szumu jest dwukrotnie większa niż częstotliwości lampy przełączającej. Suma wartości międzyszczytowej napięcia tętnienia i wartości międzyszczytowej napięcia szumu to napięcie tętnienia i szumu, a jego jednostką jest mVp-p.
Metody pomiaru tętnienia i szumu
Napięcie tętnienia i szumu to jedne z głównych parametrów pracy zasilaczy impulsowych, dlatego bardzo istotną kwestią jest sposób ich dokładnego pomiaru. Obecnie metodą pomiaru napięcia tętnienia i szumu jest wykorzystanie oscyloskopu szerokopasmowego, który umożliwia dokładny pomiar wartości napięcia tętnienia i szumu.
Ze względu na dużą różnorodność zasilaczy impulsowych (o różnych topologiach, częstotliwościach pracy, mocy wyjściowej, różnych wymaganiach technicznych itp.) każdy producent stosuje metodę pomiaru oscyloskopową. Wszystkie pomiary mają swoje własne standardy, a mianowicie standardy korporacyjne.
Schemat blokowy urządzenia do pomiaru tętnienia i szumu za pomocą oscyloskopu przedstawiono na rysunku 2. Składa się on z badanego zasilacza impulsowego, obciążenia, oscyloskopu i przyłącza pomiarowego. W niektórych urządzeniach pomiarowych spawane są także elementy takie jak indukcyjność czy pojemność i rezystancja.
