تموج إمدادات الطاقة ومعامل التموج
وتتمثل المهمة الرئيسية لمصدر الطاقة في توفير الطاقة الكهربائية للمنتجات الإلكترونية، ولكن مصدر الطاقة سيؤدي حتمًا إلى حدوث تموجات وضوضاء وما إلى ذلك، مما سيقلل من استقرار وموثوقية النظام الإلكتروني وحتى المنتج بأكمله.
يمكن أن يؤثر تموج الجهد بشكل كبير على الدوائر المختلفة لمصدر الطاقة، مثل دوائر تحويل A/D، ودوائر مضخم التشغيل، ودوائر مرشح المقوم، وما إلى ذلك. تنطوي التطبيقات الشائعة على المخاطر التالية:
توليد التوافقيات غير المرغوب فيها، مما يسبب الجهد الزائد أو التيار الزائد للتسبب في وقوع حوادث؛ زيادة الخسائر الإضافية وتقليل كفاءة واستخدام المعدات الكهربائية؛
التسبب في تشغيل المعدات بشكل غير طبيعي، وتسريع عملية الشيخوخة، وتقصير العمر الافتراضي؛ التسبب في تشغيل أجهزة حماية التتابع والأجهزة الأوتوماتيكية وأنظمة الكمبيوتر وغيرها من المعدات بشكل غير طبيعي أو الفشل في العمل بشكل طبيعي؛
يمكن أن يسبب انحرافات في أدوات القياس والقياس؛ تتداخل مع أنظمة الاتصالات، وتقلل من جودة إرسال الإشارة، بل وتؤدي إلى تلف معدات الاتصالات.
لذلك، عند تصميم المنتجات الإلكترونية، من الضروري قياس التموج بدقة وقمع التموج ضمن نطاق معين.
1 تموج مصدر الطاقة ومعامل التموج
بالمعنى الدقيق للكلمة، يشتمل مصدر الطاقة المنظم على أربعة أجزاء: محول الطاقة، ودائرة المقوم، ودائرة الترشيح، ودائرة تثبيت الجهد. نظرًا لأنه يمكن اعتبار DC-DC أيضًا مصدر طاقة منظم، فإن دائرة المقوم ودائرة المرشح ودائرة تثبيت الجهد تعتبر الأجزاء الثلاثة الضرورية لمصدر الطاقة المنظم [1].
تستخدم دائرة المقوم أجهزة موصلة أحادية الاتجاه لتحويل التيار المتردد إلى تيار مباشر نابض. التيار المباشر النابض ليس سلسًا ويحتوي على كمية كبيرة من مكونات التيار المتردد.
تستخدم دائرة المرشح مكونات تخزين الطاقة لتحويل طاقة التيار المستمر النابضة إلى طاقة تيار مستمر مسطحة نسبيًا. نظرًا للأداء المختلف لدائرة الفلتر، على الرغم من قدرتها على تصفية معظم مكونات التيار المتردد، إلا أنها لا تستطيع تصفيتها بالكامل.
تستخدم دائرة تثبيت الجهد بعد التصحيح والتصفية وظيفة ضبط الدائرة لتثبيت جهد الخرج وتقليل مكون التيار المتردد إلى الحد الأدنى. يسمى مكون التيار المتردد هذا الذي لا يمكن تصفيته بالكامل مع خرج الجهد المستقر بجهد التموج.
من أجل توصيف أداء تصفية مصدر الطاقة المنظم بالتيار المستمر، تم تقديم مفهوم معامل التموج [2-3]. يتم تعريف معامل التموج ψ على أنه القيمة المئوية للقيمة الفعالة لجهد التموج Vr وجهد خرج التيار المستمر Vo، أي:
يعد معامل التموج مؤشرًا مهمًا لتقييم الخرج المستقر والنقي لمصدر طاقة التيار المستمر. وفقا للصيغة المذكورة أعلاه، يمكن ملاحظة أن جهد التموج يحتاج إلى قياس للعثور على معامل التموج.
2 قياس تموج إمدادات الطاقة
يتطلب القياس الدقيق لتموج مصدر الطاقة عمومًا أداتين، وهما الحمل الإلكتروني (التحميل الإلكتروني) وملتقط ذبذبات التخزين الرقمي (DSO).
تسهل الأحمال الإلكترونية ضبط التيار ويتم ضبطها عمومًا على وضع المقاومة الثابتة (CR)؛ يمكن لراسمات ذبذبات التخزين الرقمية التقاط شكل موجة التموج بالكامل مباشرةً وتخزينها وتضخيمها وقراءتها. استبدل قراءة الذبذبات في الصيغة للحصول على معامل التموج.
عند القياس يجب الانتباه إلى النقطتين التاليتين (هاتان النقطتان مهمتان بشكل خاص لدقة نتائج القياس):
(1) يجب فصل السلك الأرضي للمسبار الخاص بملتقط ذبذبات التخزين الرقمي ويجب استخدام دبوس الزنبرك الأرضي الموجود في مجموعة المسبار بدلاً من ذلك. يمكنه منع الحلقات الأرضية من الاقتران بضوضاء EMI، مما يجعل نتائج القياس غير دقيقة.
السلك الأرضي للمسبار طويل جدًا ومنطقة الحلقة كبيرة جدًا، مما يشكل هوائي استقبال ويسبب فوضى عالية التردد أو ضوضاء EMI تقترن بالإشارة المقاسة.
(2) يحتاج راسم ذبذبات التخزين الرقمي نفسه إلى ضبط إعداداته.
يجب أن يكون راسم ذبذبات التخزين الرقمي مؤرضًا جيدًا لمزيد من تصفية الضوضاء المضافة من طرف مصدر الطاقة؛ استخدم اقتران التيار المتردد لذبذبات التخزين الرقمية لمنع التيار المستمر، مما يجعل اختبار التموج أكثر سهولة ودقة؛
يتطلب اختبار التموج العام أن يكون التردد محدودًا أقل من 20 ميجا هرتز، لذلك يجب أن يفتح راسم ذبذبات التخزين الرقمي حد عرض النطاق الترددي 20 ميجا هرتز لعزل الضوضاء عالية التردد.
3 طرق لقمع تموج إمدادات الطاقة
لقمع تموج جهد الخرج لمصدر طاقة منظم، يتم اعتماد الطرق الأربع التالية بشكل عام: طريقة تصفية RLC، طريقة تصفية الوضع الشائع، طريقة تصفية الحلقة المغناطيسية من الفريت، ومجموعة من الطرق الثلاث.
تم توضيح دائرة المرشح التي تمنع تموج مصدر الطاقة DC-DC من خلال التحقق التجريبي. في تجربة التحقق، تم اختيار مصدر طاقة بقدرة 100 وات DC-DC، وإدخال 48 فولت، وإخراج 5 فولت، والنموذج SD-100C-5 من Meanwell.
يختار راسم ذبذبات التخزين الرقمي نظام GDS-1072B الخاص بـ GWINSTEK، مع عرض نطاق ترددي يبلغ 70 ميجاهرتز، ومعدل أخذ عينات يبلغ 1GSa/s، وعمق تخزين يبلغ 10 ميجا لكل قناة.
الحمل الإلكتروني هو PEL{{0}} من GWINSTEK، مع نطاق جهد 1.5 فولت ~ 150 فولت، ونطاق تيار 0 ~ 35 أمبير، وقوة 175 وات.
وفقا لهذا الحساب، التيار في الدائرة هو 20A. يوضح الشكل 3 مخطط كتلة الاتصال لاختبار تموج مصدر الطاقة.
من أجل جعل تأثير قمع تموج مصدر الطاقة أكثر سهولة ووضوحًا، قم أولاً بقصر دائرة دائرة المرشح SD-100C-5 وقياس تموج جهد الخرج الخاص بها. من هذا، يمكن ملاحظة أن تموج مصدر الطاقة يبلغ حوالي 85.6mVpp والقيمة الفعالة هي 48.2mVrms.
