Le facteur d'ondulation et l'alimentation
La fonction principale de l'alimentation est de fournir de l'énergie électrique aux produits électroniques, mais elle introduira inévitablement des ondulations, du bruit, etc. lors de l'alimentation, ce qui réduira la stabilité et la fiabilité du système électronique et même de l'ensemble du produit.
L'ondulation de tension peut affecter considérablement divers circuits de l'alimentation, tels que le circuit de conversion A/N, le circuit d'amplificateur opérationnel, le circuit de filtre redresseur, etc. Les applications courantes présentent les risques suivants :
Des harmoniques inattendues sont générées pour provoquer des accidents causés par une surtension ou une surintensité ; augmenter les pertes supplémentaires et réduire l'efficacité et l'utilisation des équipements électriques ;
Faire fonctionner l'équipement de manière anormale, accélérer le vieillissement et raccourcir la durée de vie ; faire en sorte que la protection des relais, les dispositifs automatiques, les systèmes informatiques et autres équipements fonctionnent anormalement ou ne fonctionnent pas normalement ;
Faire dévier les instruments de mesure et de mesure ; interférer avec les systèmes de communication, réduire la qualité de transmission du signal et même endommager les équipements de communication.
Par conséquent, lors de la conception de produits électroniques, il est nécessaire de mesurer avec précision l'ondulation et de supprimer l'ondulation dans une certaine plage.
1 Ondulation de l'alimentation et facteur d'ondulation
À proprement parler, l'alimentation stabilisée comprend quatre parties : transformateur de puissance, circuit redresseur, circuit de filtrage et circuit stabilisateur de tension. Étant donné que DC-DC peut également être considéré comme une alimentation stabilisée, le circuit redresseur, le circuit de filtrage et le circuit de tension stabilisée sont considérés comme les trois parties nécessaires de l'alimentation stabilisée [1].
Le circuit redresseur utilise des dispositifs conducteurs unidirectionnels pour convertir le courant alternatif en courant continu pulsé. Le courant continu pulsé n'est pas lisse et contient une grande quantité de courant alternatif.
Le circuit de filtrage utilise l'élément de stockage d'énergie pour convertir le courant continu pulsé en un courant continu relativement plat. En raison des performances différentes du circuit de filtrage, bien que la plupart des composants de courant alternatif puissent être filtrés, ils ne peuvent pas être complètement filtrés.
Le circuit de stabilisation de tension après redressement et filtrage utilise la fonction de réglage du circuit pour stabiliser la tension de sortie et réduire la composante alternative au minimum. Cette composante CA qui ne peut pas être complètement filtrée avec la sortie de tension stable est appelée tension d'ondulation.
Afin de caractériser les performances du filtre de l'alimentation régulée en courant continu, le concept de coefficient d'ondulation est introduit [2-3]. Définissez le coefficient d'ondulation ψ comme la valeur en pourcentage de la valeur efficace de la tension d'ondulation Vr et de la tension de sortie continue Vo, à savoir :
Le coefficient d'ondulation est un indice important pour évaluer la sortie stable et pure de l'alimentation CC. Selon la formule ci-dessus, on peut voir que la tension d'ondulation doit être mesurée pour trouver le coefficient d'ondulation.
2 Mesure de l'ondulation de l'alimentation
Une mesure précise de l'ondulation de l'alimentation nécessite généralement deux instruments, à savoir une charge électronique (Electronic Load) et un oscilloscope à mémoire numérique (Digital Storage Oscilloscope, DSO).
La charge électronique est pratique pour ajuster le courant, et elle est généralement réglée en mode de résistance constante (CR) ; l'oscilloscope à mémoire numérique peut capturer directement la totalité de la forme d'onde d'ondulation, la stocker et l'amplifier, et lire la valeur d'ondulation. Remplacez la lecture de l'oscilloscope dans la formule pour obtenir le facteur d'ondulation.
Lors de la mesure, vous devez faire attention aux deux points suivants (ces deux points sont particulièrement importants pour la précision des résultats de mesure) :
(1) Le fil de terre de la sonde de l'oscilloscope à mémoire numérique doit être débranché et remplacé par la broche à ressort de terre dans l'ensemble de sonde. Cela peut empêcher le couplage de la boucle de masse au bruit EMI et rendre le résultat de mesure imprécis.
Le fil de terre de la sonde est trop long et la zone de boucle est trop grande, formant une antenne de réception, un encombrement haute fréquence ou un bruit EMI sera couplé au signal mesuré.
(2) L'oscilloscope à mémoire numérique lui-même doit ajuster les paramètres.
L'oscilloscope à mémoire numérique doit avoir une bonne mise à la terre pour filtrer davantage l'encombrement ajouté par l'alimentation ; utilisez le couplage AC de l'oscilloscope à stockage numérique pour bloquer le DC, rendant le test d'ondulation plus intuitif et précis ;
Le test d'ondulation générale nécessite que la fréquence soit limitée en dessous de 20 MHz, de sorte que l'oscilloscope à mémoire numérique doit ouvrir la limite de bande passante de 20 MHz pour isoler le bruit haute fréquence.
3 méthodes pour supprimer l'ondulation de l'alimentation
Pour supprimer l'ondulation de la tension de sortie de l'alimentation régulée, les quatre méthodes suivantes sont généralement adoptées : méthode de filtrage RLC, méthode de filtrage en mode commun, méthode de filtrage par anneau magnétique en ferrite et une combinaison des trois méthodes.
Le circuit de filtrage pour supprimer l'ondulation de l'alimentation CC-CC est démontré par une vérification expérimentale. Dans l'expérience de vérification, une alimentation CC-CC de 100 W avec une entrée de 48 V et une sortie de 5 V est sélectionnée, et le modèle est SD-100C-5 de Meanwell.
L'oscilloscope à mémoire numérique choisit GDS-1072B de GWINSTEK, la bande passante est de 70 MHz, le taux d'échantillonnage est de 1 GSa/s et la profondeur de stockage de chaque canal est de 10 M.
La charge électronique est PEL{{0}} de GWINSTEK, la plage de tension est de 1,5 V à 150 V, la plage de courant est de 0 à 35 A et la puissance est de 175 W.
Selon ce calcul, le courant dans le circuit est de 20A. La figure 3 est le schéma fonctionnel de connexion du test d'ondulation de puissance.
Afin de rendre l'effet de suppression de l'ondulation de l'alimentation plus intuitif et évident, le circuit de filtre de SD-100C-5 est d'abord court-circuité et l'ondulation de sa tension de sortie est mesurée. On peut obtenir que l'ondulation de l'alimentation électrique est d'environ 85,6 mVpp et que la valeur efficace est de 48,2 mVrms.
