Wat zijn de redenen voor de rimpel en het geluid van de gereguleerde stroomvoorziening?
De uitgang van de schakelende voeding is geen pure gelijkspanning, maar er zitten wel enkele AC-componenten in, die worden veroorzaakt door rimpel en ruis. Rimpeling is de fluctuatie van de DC-uitgangsspanning, die verband houdt met de schakelactie van de schakelende voeding. Tijdens elk in- en uitschakelproces wordt elektrische energie van het ingangseinde naar het uitgangseinde "gepompt", waardoor een laad- en ontlaadproces ontstaat, resulterend in schommelingen in de uitgangsspanning, en de fluctuatiefrequentie is hetzelfde als de schakelfrequentie. Rimpelspanning is de piek-tot-piekwaarde tussen de piek en het dal van de rimpel, en de grootte ervan houdt verband met de capaciteit en kwaliteit van de ingangscondensator en de uitgangscondensator van de schakelende voeding.
Er zijn twee redenen voor de ruis: de ene wordt veroorzaakt door de schakelende voeding zelf; de andere is de interferentie (EMI) van het externe elektromagnetische veld, dat via straling de schakelende voeding kan binnendringen of via de voedingslijn de schakelende voeding kan binnendringen.
Het door de schakelende voeding zelf gegenereerde geluid is een hoogfrequente pulstrein, die wordt veroorzaakt door de scherpe pulsen die optreden op het moment dat de schakelaar wordt in- en uitgeschakeld, en wordt ook wel schakelgeluid genoemd. De frequentie van de ruisuitbarsting is veel hoger dan de schakelfrequentie, en de ruisspanning is de piek-tot-piekwaarde. De amplitude van de ruisspanning hangt grotendeels samen met de topologie van de schakelende voeding, de parasitaire toestand in het circuit en het ontwerp van de PCB.
Rimpel- en ruisgolfvormen zijn te zien met een oscilloscoop, zoals weergegeven in figuur 1. De frequentie van de rimpel is dezelfde als die van de schakelbuis, en de frequentie van de ruis is twee keer zo hoog als die van de schakelbuis. De som van de piek-tot-piekwaarde van de rimpelspanning en de piek-tot-piekwaarde van de ruisspanning is de rimpel- en ruisspanning, en de eenheid ervan is mVp-p.
Rimpel- en geluidsmeetmethoden
Rimpel- en ruisspanning zijn een van de belangrijkste prestatieparameters van schakelende voedingen, dus het nauwkeurig meten ervan is een zeer belangrijke kwestie. Momenteel bestaat de methode voor het meten van rimpel- en ruisspanning uit het gebruik van een breedband-oscilloscoop, die de rimpel- en ruisspanningswaarden nauwkeurig kan meten.
Vanwege de grote verscheidenheid aan schakelende voedingen (met verschillende topologieën, werkfrequenties, uitgangsvermogen, verschillende technische vereisten, enz.) gebruikt elke fabrikant de oscilloscoop-meetmethode. Alle metingen hebben hun eigen standaarden, namelijk bedrijfsstandaarden.
Een blokschema van een apparaat voor het meten van rimpel en ruis met een oscilloscoop wordt getoond in figuur 2. Het bestaat uit de geteste schakelende voeding, belasting, oscilloscoop en meetaansluiting. In sommige meetapparaten worden ook componenten zoals inductie of capaciteit en weerstand gelast.
