સુકો માલ | એક લેખમાં સ્વિચિંગ પાવર રિપલનું જનરેશન, માપન અને દમન મળે છે

સ્વિચિંગ પાવર રિપલ અનિવાર્ય છે. અમારો અંતિમ હેતુ આઉટપુટ રિપલને સહન કરી શકાય તેવા સ્તરે ઘટાડવાનો છે. આ હેતુને હાંસલ કરવા માટેનો સૌથી મૂળભૂત ઉકેલ એ છે કે લહેરિયાંના નિર્માણને ટાળવું. સૌ પ્રથમ અને કારણ.

SWITCH ના સ્વિચ સાથે, ઇન્ડક્ટન્સ L માં વર્તમાન પણ આઉટપુટ વર્તમાનના માન્ય મૂલ્ય પર ઉપર અને નીચે વધઘટ થાય છે. તેથી, ત્યાં એક લહેર પણ હશે જે આઉટપુટના અંતે સ્વિચની સમાન આવર્તન છે. સામાન્ય રીતે, રાઇબરની લહેર આનો સંદર્ભ આપે છે, જે આઉટપુટ કેપેસિટર અને ESR ની ક્ષમતા સાથે સંબંધિત છે. આ લહેરિયાંની આવૃત્તિ દસથી સેંકડો kHz ની શ્રેણી સાથે, સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાય જેટલી જ છે.

વધુમાં, સ્વિચ સામાન્ય રીતે બાયપોલર ટ્રાન્ઝિસ્ટર અથવા MOSFET નો ઉપયોગ કરે છે. ગમે તે હોય, જ્યારે તે ચાલુ અને મૃત હોય ત્યારે વધારો અને ઘટાડો સમય હશે. આ સમયે, સર્કિટમાં કોઈ ઘોંઘાટ હશે નહીં કે જે સ્વીચ વધતા ઘટવાના સમય જેટલો વધારો સમય જેટલો છે, અથવા થોડી વાર છે, અને સામાન્ય રીતે દસ મેગાહર્ટઝ છે. એ જ રીતે, ડાયોડ ડી રિવર્સ રિકવરીમાં છે. સમકક્ષ સર્કિટ એ પ્રતિકારક કેપેસિટર્સ અને ઇન્ડક્ટર્સની શ્રેણી છે, જે પડઘો પેદા કરશે, અને અવાજની આવર્તન દસ મેગાહર્ટઝ છે. આ બે ઘોંઘાટને સામાન્ય રીતે ઉચ્ચ-આવર્તન અવાજ કહેવામાં આવે છે, અને કંપનવિસ્તાર સામાન્ય રીતે લહેર કરતા ઘણો મોટો હોય છે.

જો તે AC/DC કન્વર્ટર હોય, તો ઉપરોક્ત બે લહેરિયાં (અવાજ) ઉપરાંત AC નો અવાજ પણ છે. આવર્તન એ ઇનપુટ એસી પાવર સપ્લાયની આવર્તન છે, લગભગ 50-60Hz. કો-મોડ અવાજ પણ છે, કારણ કે ઘણા સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાયના પાવર ડિવાઇસ શેલનો રેડિયેટર તરીકે ઉપયોગ કરે છે, જે સમકક્ષ કેપેસીટન્સ ઉત્પન્ન કરે છે.

સ્વિચિંગ પાવર રિપલ્સનું માપન

મૂળભૂત આવશ્યકતાઓ:

ઓસિલોસ્કોપ એસી સાથે જોડાણ

20MHz બેન્ડવિડ્થ મર્યાદા

ચકાસણીના ગ્રાઉન્ડ વાયરને અનપ્લગ કરો

1.AC કપલિંગ એ સુપરપોઝિશન ડીસી વોલ્ટેજને દૂર કરવા અને ચોક્કસ વેવફોર્મ મેળવવાનું છે.

2. 20MHz બેન્ડવિડ્થની મર્યાદા ખોલવી એ ઉચ્ચ-આવર્તન અવાજના દખલને અટકાવવા અને ભૂલને રોકવા માટે છે. કારણ કે ઉચ્ચ-આવર્તન રચનાનું કંપનવિસ્તાર મોટું છે, જ્યારે માપવામાં આવે ત્યારે તેને દૂર કરવું જોઈએ.

3. ઓસિલોસ્કોપ પ્રોબની ગ્રાઉન્ડ ક્લિપને અનપ્લગ કરો, અને દખલગીરી ઘટાડવા માટે જમીન માપન માપનો ઉપયોગ કરો. ઘણા વિભાગોમાં ગ્રાઉન્ડ રિંગ્સ નથી. પરંતુ તે લાયક છે કે કેમ તે નક્કી કરતી વખતે આ પરિબળને ધ્યાનમાં લો.

બીજો મુદ્દો 50Ω ટર્મિનલનો ઉપયોગ કરવાનો છે. ઓસિલોસ્કોપની માહિતી અનુસાર, 50Ω મોડ્યુલ DC ઘટકને દૂર કરવા અને AC ઘટકને ચોક્કસ માપવા માટે છે. જો કે, આવી વિશેષ ચકાસણીઓ સાથે થોડા ઓસિલોસ્કોપ્સ છે. મોટાભાગના કિસ્સાઓમાં, 100kΩ થી 10MΩ સુધીની ચકાસણીઓનો ઉપયોગ થાય છે, જે અસ્થાયી રૂપે અસ્પષ્ટ છે.

સ્વિચિંગ રિપલને માપતી વખતે ઉપરોક્ત મૂળભૂત સાવચેતીઓ છે. જો ઓસિલોસ્કોપ પ્રોબ સીધી રીતે આઉટપુટ પોઈન્ટ સાથે ખુલ્લી ન હોય, તો તેને ટ્વિસ્ટેડ રેખાઓ અથવા 50Ω કોક્સિયલ કેબલ દ્વારા માપવામાં આવવી જોઈએ.

ઉચ્ચ-આવર્તન અવાજને માપતી વખતે, ઓસિલોસ્કોપનો સંપૂર્ણ બેન્ડ સામાન્ય રીતે સેંકડો મેગા થી ગીગાહર્ટ્ઝ સ્તરનો હોય છે. અન્યો ઉપરના જેવા જ છે. કદાચ વિવિધ કંપનીઓ પાસે વિવિધ પરીક્ષણ પદ્ધતિઓ છે. અંતિમ વિશ્લેષણમાં, તમારે તમારા પરીક્ષણ પરિણામો જાણવું આવશ્યક છે.

ઓસિલોસ્કોપ વિશે:

કેટલાક ડિજિટલ ઓસિલોસ્કોપ દખલગીરી અને સંગ્રહની ઊંડાઈને કારણે લહેરોને યોગ્ય રીતે માપી શકતા નથી. આ સમયે, ઓસિલોસ્કોપ બદલવો જોઈએ. કેટલીકવાર જૂની સિમ્યુલેશન ઓસિલોસ્કોપ બેન્ડવિડ્થ માત્ર દસ મેગા હોવા છતાં, પ્રદર્શન ડિજિટલ ઓસિલોસ્કોપ કરતાં વધુ સારું છે.

સ્વિચિંગ પાવર રિપલ્સનો અવરોધ

સ્વિચિંગ રિપલ્સ માટે, સૈદ્ધાંતિક રીતે અને વાસ્તવમાં અસ્તિત્વમાં છે. તેને દબાવવા અથવા ઘટાડવાની ત્રણ રીતો છે:

1. ઇન્ડક્ટન્સ અને આઉટપુટ કેપેસિટર ફિલ્ટરિંગ વધારો

સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાયના સૂત્ર અનુસાર, વર્તમાન વધઘટનું કદ અને ઇન્ડક્ટન્સ ઇન્ડક્ટન્સનું ઇન્ડક્ટન્સ મૂલ્ય વ્યસ્ત પ્રમાણસર બને છે, અને આઉટપુટ રિપલ્સ અને આઉટપુટ કેપેસિટર વ્યસ્ત પ્રમાણમાં હોય છે. તેથી, વિદ્યુત અને આઉટપુટ કેપેસિટર્સ વધારવાથી લહેરિયાં ઘટાડી શકાય છે.

ઉપરનું ચિત્ર એ સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાય ઇન્ડક્ટર L માં વર્તમાન વેવફોર્મ છે. તેનો લહેર પ્રવાહ △ i નીચેના સૂત્રમાંથી ગણતરી કરી શકાય છે:

તે જોઈ શકાય છે કે એલ મૂલ્યમાં વધારો અથવા સ્વિચિંગ ફ્રીક્વન્સીમાં વધારો ઇન્ડક્ટન્સમાં વર્તમાન વધઘટને ઘટાડી શકે છે.

તેવી જ રીતે, આઉટપુટ રિપલ્સ અને આઉટપુટ કેપેસિટર વચ્ચેનો સંબંધ: VRIPPLE = IMAX/(CO × F). તે જોઈ શકાય છે કે આઉટપુટ કેપેસિટર મૂલ્યમાં વધારો લહેરિયાંને ઘટાડી શકે છે.

સામાન્ય પદ્ધતિ એ છે કે મોટી ક્ષમતાના હેતુને હાંસલ કરવા માટે આઉટપુટ કેપેસીટન્સ માટે એલ્યુમિનિયમ ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટરનો ઉપયોગ કરવો. જો કે, ઉચ્ચ-આવર્તન અવાજને દબાવવામાં ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટર્સ બહુ અસરકારક નથી, અને ESR પ્રમાણમાં મોટું છે, તેથી તે એલ્યુમિનિયમ ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટર્સની અછતને પૂર્ણ કરવા માટે તેની બાજુમાં સિરામિક કેપેસિટરને જોડશે.

તે જ સમયે, જ્યારે પાવર સપ્લાય કામ કરી રહ્યું હોય, ત્યારે ઇનપુટ ટર્મિનલનું વોલ્ટેજ VIN અપરિવર્તિત હોય છે, પરંતુ સ્વીચ સાથે વર્તમાન બદલાય છે. આ સમયે, ઇનપુટ પાવર સપ્લાય વર્તમાન ઈનપુટ ટર્મિનલની નજીક, સામાન્ય રીતે વર્તમાન કૂવો પૂરો પાડતો નથી (ઉદાહરણ તરીકે બક પ્રકારને લઈએ તો, સ્વિચની નજીક છે), અને વર્તમાન પ્રદાન કરવા માટે કેપેસીટન્સને જોડે છે.

આ કાઉન્ટરમેઝર લાગુ કર્યા પછી, બક સ્વિચ પાવર સપ્લાય નીચેની આકૃતિમાં બતાવવામાં આવે છે:

ઉપરોક્ત અભિગમ લહેરોને ઘટાડવા માટે મર્યાદિત છે. વોલ્યુમ મર્યાદાને કારણે, ઇન્ડક્ટન્સ ખૂબ મોટી રહેશે નહીં; આઉટપુટ કેપેસિટર ચોક્કસ ડિગ્રી સુધી વધે છે, અને લહેરિયાં ઘટાડવા પર કોઈ સ્પષ્ટ અસર થતી નથી; સ્વિચિંગ ફ્રીક્વન્સીમાં વધારો સ્વીચના નુકસાનમાં વધારો કરશે. તેથી જ્યારે જરૂરિયાતો કડક હોય, ત્યારે આ પદ્ધતિ બહુ સારી નથી.

સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાયના સિદ્ધાંતો માટે, તમે વિવિધ પ્રકારના સ્વિચિંગ પાવર ડિઝાઇન મેન્યુઅલનો સંદર્ભ લઈ શકો છો.

2. બે-સ્તરનું ફિલ્ટરિંગ એ પ્રથમ-સ્તરના એલસી ફિલ્ટર્સને ઉમેરવાનું છે

અવાજની લહેર પર એલસી ફિલ્ટરની અવરોધક અસર પ્રમાણમાં સ્પષ્ટ છે. રિપલ ફ્રિક્વન્સીને દૂર કરવા માટે, ફિલ્ટર સર્કિટ બનાવવા માટે યોગ્ય ઇન્ડક્ટર કેપેસિટર પસંદ કરો. સામાન્ય રીતે, તે લહેરિયાઓને સારી રીતે ઘટાડી શકે છે. આ કિસ્સામાં, તમારે પ્રતિસાદ વોલ્ટેજના નમૂનાના બિંદુને ધ્યાનમાં લેવાની જરૂર છે. (નીચે બતાવ્યા પ્રમાણે)

LC ફિલ્ટર (PA) પહેલાં સેમ્પલિંગ પોઇન્ટ પસંદ કરવામાં આવે છે, અને આઉટપુટ વોલ્ટેજ ઘટાડવામાં આવશે. કારણ કે કોઈપણ ઇન્ડક્ટન્સમાં ડીસી પ્રતિકાર હોય છે, જ્યારે વર્તમાન આઉટપુટ હોય છે, ત્યારે ઇન્ડક્ટન્સમાં વોલ્ટેજ ડ્રોપ થશે, પરિણામે પાવર સપ્લાયના આઉટપુટ વોલ્ટેજમાં ઘટાડો થશે. અને આ વોલ્ટેજ ડ્રોપ આઉટપુટ વર્તમાન સાથે બદલાય છે.

LC ફિલ્ટર (PB) પછી સેમ્પલિંગ પોઇન્ટ પસંદ કરવામાં આવે છે, જેથી આઉટપુટ વોલ્ટેજ એ વોલ્ટેજ છે જે આપણે ઇચ્છીએ છીએ. જો કે, પાવર સિસ્ટમની અંદર ઇન્ડક્ટન્સ અને કેપેસિટર દાખલ કરવામાં આવે છે, જે સિસ્ટમની અસ્થિરતાનું કારણ બની શકે છે.

3. સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાયના આઉટપુટ પછી, એલડીઓ ફિલ્ટરિંગને કનેક્ટ કરો

લહેરિયાં અને અવાજ ઘટાડવાનો આ સૌથી અસરકારક માર્ગ છે. આઉટપુટ વોલ્ટેજ સતત છે અને તેને મૂળ પ્રતિસાદ સિસ્ટમ બદલવાની જરૂર નથી, પરંતુ તે સૌથી વધુ ખર્ચ-અસરકારક અને સૌથી વધુ પાવર વપરાશ પણ છે.

કોઈપણ LDO માં સૂચક હોય છે: અવાજ સપ્રેસન રેશિયો. તે આવર્તન-DB વળાંક છે, નીચેની આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે LT3024 LT3024 નું વળાંક છે.

LDO પછી, સ્વિચિંગ રિપલ સામાન્ય રીતે 10mV ની નીચે હોય છે. નીચેનો આંકડો એલડીઓ પહેલા અને પછીના રિપલ્સની સરખામણી છે:

ઉપરની આકૃતિના વળાંક અને ડાબી બાજુના વેવફોર્મની સરખામણીમાં, તે જોઈ શકાય છે કે LDO ની અવરોધક અસર સેંકડો KHz ના સ્વિચિંગ રિપલ્સ માટે ખૂબ સારી છે. પરંતુ ઉચ્ચ આવર્તન શ્રેણીમાં, LDO ની અસર એટલી આદર્શ નથી.

લહેર ઘટાડો. સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાયનું PCB વાયરિંગ પણ મહત્વપૂર્ણ છે. ઉચ્ચ-આવર્તન અવાજ માટે, ઉચ્ચ આવર્તનની મોટી આવર્તનને કારણે, જો કે પોસ્ટ-સ્ટેજ ફિલ્ટરિંગની ચોક્કસ અસર હોય છે, અસર સ્પષ્ટ નથી. આ સંદર્ભે વિશેષ અભ્યાસ છે. સરળ અભિગમ એ છે કે ડાયોડ અને કેપેસીટન્સ C અથવા RC પર હોવું અથવા ઇન્ડક્ટન્સને શ્રેણીમાં જોડવું.

ઉપરોક્ત આકૃતિ વાસ્તવિક ડાયોડની સમકક્ષ સર્કિટ છે. જ્યારે ડાયોડ હાઇ-સ્પીડ હોય, ત્યારે પરોપજીવી પરિમાણોને ધ્યાનમાં લેવું આવશ્યક છે. ડાયોડની વિપરીત પુનઃપ્રાપ્તિ દરમિયાન, સમકક્ષ ઇન્ડક્ટન્સ અને સમકક્ષ કેપેસીટન્સ એ આરસી ઓસીલેટર બની ગયું છે, જે ઉચ્ચ-આવર્તન ઓસિલેશન પેદા કરે છે. આ ઉચ્ચ-આવર્તન ઓસિલેશનને દબાવવા માટે, ડાયોડના બંને છેડે કેપેસીટન્સ C અથવા RC બફર નેટવર્કને જોડવું જરૂરી છે. પ્રતિકાર સામાન્ય રીતે 10Ω-100 ω છે, અને કેપેસીટન્સ 4.7PF-2.2NF છે.

ડાયોડ C અથવા RC પર કેપેસીટન્સ C અથવા RC વારંવાર પરીક્ષણો દ્વારા નક્કી કરી શકાય છે. જો તે યોગ્ય રીતે પસંદ કરેલ નથી, તો તે વધુ ગંભીર ઓસિલેશનનું કારણ બનશે.