So verhindern Sie die Entstehung von Stromschwankungen
Mit dem Umschalten von SWITCH schwankt auch der Strom in der Drossel L mit dem Effektivwert des Ausgangsstroms auf und ab. Daher entsteht auch am Ausgangsende eine Welligkeit mit der gleichen Frequenz wie SWITCH, die im Allgemeinen als Welligkeit bezeichnet wird. Es hängt von der Kapazität des Ausgangskondensators und dem ESR ab.
Wie kann die Entstehung von Welligkeit im Schaltnetzteil unterdrückt werden? Unser Ziel ist es, die Ausgangswelligkeit auf ein erträgliches Maß zu reduzieren. Die grundlegendste Lösung, um dieses Ziel zu erreichen, ist:
Die Entstehung von Welligkeiten in Schaltnetzteilen
Unser Ziel ist es, die Ausgangswelligkeit auf ein erträgliches Maß zu reduzieren. Die grundlegendste Lösung zur Erreichung dieses Ziels besteht darin, die Entstehung von Welligkeit so weit wie möglich zu vermeiden. Zunächst müssen wir die Arten und Ursachen der Schaltnetzteilwelligkeit klären.
Mit dem Umschalten von SWITCH schwankt auch der Strom in der Drossel L mit dem Effektivwert des Ausgangsstroms auf und ab. Daher entsteht auch am Ausgangsende eine Welligkeit mit der gleichen Frequenz wie SWITCH, die im Allgemeinen als Welligkeit bezeichnet wird. Es hängt von der Kapazität des Ausgangskondensators und dem ESR ab. Die Frequenz dieser Welligkeit ist die gleiche wie die eines Schaltnetzteils und liegt im Bereich von mehreren zehn bis Hunderten von kHz.
Darüber hinaus verwenden SWITCHs im Allgemeinen Bipolartransistoren oder MOSFETs. Unabhängig vom Typ gibt es beim Leiten und Abschalten eine Anstiegszeit und eine Abfallzeit. Zu diesem Zeitpunkt tritt in der Schaltung ein Rauschen auf, dessen Frequenz der Anstiegs- und Abfallzeit des SCHALTERs oder einem ungeraden Vielfachen entspricht, normalerweise mehrere zehn MHz. Ebenso ist im Moment der Rückwärtserholung das Ersatzschaltbild der Diode D eine Reihenschaltung von Widerständen, Kondensatoren und Induktivitäten, die Resonanz verursachen und Rauschfrequenzen von mehreren zehn MHz erzeugen können. Diese beiden Arten von Rauschen werden im Allgemeinen als hochfrequentes Rauschen bezeichnet und ihre Amplitude ist normalerweise viel größer als die Welligkeit.
Wenn es sich um einen AC/DC-Wandler handelt, gibt es zusätzlich zu den beiden oben genannten Arten von Welligkeit (Rauschen) auch AC-Rauschen. Die Frequenz ist die Frequenz der Eingangs-Wechselstromversorgung, die etwa 50-60Hz beträgt. Es gibt auch ein Gleichtaktrauschen, das durch die äquivalente Kapazität verursacht wird, die durch die Verwendung von Gehäusen als Kühlkörper in vielen Leistungsgeräten von Schaltnetzteilen entsteht. Da ich in der Forschung und Entwicklung von Automobilelektronik tätig bin, berücksichtige ich die beiden letztgenannten Geräuscharten aufgrund meiner begrenzten Exposition nicht.
Messung der Welligkeit von Schaltnetzteilen
Grundvoraussetzungen: Oszilloskop-AC-Kopplung verwenden, 20-MHz-Bandbreitenbegrenzung, Erdungskabel der Sonde abziehen
1. Die Wechselstromkopplung dient dazu, die überlagerte Gleichspannung zu entfernen und die richtige Wellenform zu erhalten.
2. Das Öffnen der 20-MHz-Bandbreitengrenze dient dazu, Störungen durch hochfrequentes Rauschen und Messfehler zu verhindern. Aufgrund der großen Amplitude hochfrequenter Komponenten sollten diese während der Messung entfernt werden.
3. Ziehen Sie die Erdungsklemme der Oszilloskopsonde ab und verwenden Sie zur Messung einen Erdungsring, um Störungen zu reduzieren. Viele Teile haben keinen Erdungsring, und wenn der Fehler zulässig ist, kann er direkt mit der Erdungsklemme der Sonde gemessen werden. Dieser Faktor sollte jedoch bei der Feststellung, ob es qualifiziert ist, berücksichtigt werden.
Ein weiterer Punkt ist die Verwendung eines 50-Ω-Anschlusses. Wie in den Daten des Yokogawa-Oszilloskops erwähnt, misst das 50-Ω-Modul die Wechselstromkomponente, nachdem die Gleichstromkomponente entfernt wurde. Es gibt jedoch nur wenige Oszilloskope, die mit solchen Spezialtastköpfen ausgestattet sind, und in den meisten Fällen werden die Standardtastköpfe mit 100 K Ω bis 10 M Ω für die Messung verwendet, was vorübergehend die Klarheit beeinträchtigt.
Im Folgenden sind die grundlegenden Vorsichtsmaßnahmen bei der Messung der Schalterwelligkeit aufgeführt. Wenn der Oszilloskoptastkopf den Ausgangspunkt nicht direkt berührt, sollte die Messung mit einem verdrillten Paar oder einem 50-Ω-Koaxialkabel erfolgen.
Verwenden Sie bei der Messung von hochfrequentem Rauschen den gesamten Durchlassbereich eines Oszilloskops, normalerweise im Bereich von Hunderten von Megabit bis GHz. Die anderen sind die gleichen wie oben. Verschiedene Unternehmen können unterschiedliche Testmethoden haben. Letztendlich ist es wichtig, ein klares Verständnis Ihrer Testergebnisse zu haben. Schließlich müssen wir die Anerkennung unserer Kunden gewinnen.
