Maatregelen om rimpel- en ruisspanning in schakelende voedingen te verminderen
Vergeleken met lineaire voedingen hebben schakelende voedingen (waaronder AC/DC-converters, DC/DC-converters, AC/DC-modules en DC/DC-modules) het meest opvallende voordeel van een hoge conversie-efficiëntie, die over het algemeen 8{{7 }} procent tot 85 procent, en tot 90 procent tot 97 procent; Ten tweede maakt de schakelende voeding gebruik van hoogfrequente transformatoren in plaats van omvangrijke netfrequentietransformatoren, waardoor niet alleen het gewicht maar ook het volume wordt verminderd, wat resulteert in een steeds breder scala aan toepassingen. Het nadeel van een schakelende voeding is echter dat de schakeltransistor in een hoogfrequente schakeltoestand werkt en dat de uitgangsrimpel- en ruisspanning relatief groot zijn, meestal rond de 1 procent van de uitgangsspanning (de laagste is ongeveer 0,5 procent van de uitgangsspanning). uitgangsspanning). Het beste product heeft bovendien een rimpel- en ruisspanning van tientallen mV; De instelbuis van de lineaire voeding werkt in een lineaire toestand, zonder rimpelspanning, en de uitgangsruisspanning is ook klein, met de eenheid van μV.
Dit artikel introduceert kort de oorzaken en meetmethoden van rimpel en ruis die worden gegenereerd door schakelende voedingen, meetapparatuur, meetstandaarden en maatregelen om rimpel en ruis te verminderen.
1, Redenen voor het genereren van rimpelingen en ruis:
De output van de schakelende voeding is geen pure gelijkspanning, maar er zitten wel enkele AC-componenten in, die worden veroorzaakt door rimpelingen en ruis. Rimpeling is de fluctuatie van de DC-uitgangsspanning, die verband houdt met de schakelactie van de schakelende voeding. Bij elk openings- en sluitingsproces wordt elektrische energie van het ingangseinde naar het uitgangseinde "gepompt", waardoor een proces van opladen en ontladen ontstaat, resulterend in schommelingen in de uitgangsspanning, met een frequentie die vergelijkbaar is met de frequentie van de schakelaar. Rimpelspanning is de piek-tot-piekwaarde tussen de pieken en dalen van de rimpel, en de grootte ervan houdt verband met de capaciteit en kwaliteit van de ingangs- en uitgangscondensatoren van de schakelende voeding.
Er zijn twee redenen voor het genereren van ruis: de ene wordt gegenereerd door de schakelende voeding zelf; Een ander type is interferentie van externe elektromagnetische velden (EMI), die de schakelende voeding kunnen binnendringen via straling of invoer via elektriciteitsleidingen. De ruis die door de schakelende voeding zelf wordt gegenereerd, is een hoogfrequente pulstrein die wordt veroorzaakt door scherpe pulsen die worden gegenereerd op het moment van schakelen en uitschakelen, ook wel schakelruis genoemd. De frequentie van de ruispulstrein 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.
2, Maatregelen om rimpel- en ruisspanning te verminderen:
Naast schakelruis ondergaat de ingang van de schakelende voeding in de AC/DC-omzetter volledige golfrectificatie en condensatorfiltering, en de huidige golfvorm is pulsachtig, zoals weergegeven in figuur 17 (figuur a toont het volledige golfrectificatie- en filtercircuit, en b toont de spannings- en stroomgolfvormen). Er zijn harmonischen van hogere orde in de huidige golfvorm, waardoor de ruisuitvoer toeneemt. Een goede schakelende voeding (AC/DC-converter) heeft een powerfactorcorrectiecircuit (PFC) in het circuit toegevoegd, waardoor de uitgangsstroom de sinusgolf benadert, harmonischen van hoge orde worden verminderd en de powerfactor wordt verhoogd tot ongeveer {{3} }.95, waardoor de vervuiling van het elektriciteitsnet wordt verminderd.
