સુકા માલ | એક લેખમાં સ્વિચિંગ પાવર રિપલના ઉત્પાદન, માપન અને દમન વિશે માહિતી આપવામાં આવી છે.

સ્વિચિંગ પાવર રિપલ અનિવાર્ય છે. અમારો અંતિમ હેતુ આઉટપુટ રિપલને સહન કરી શકાય તેવા સ્તર સુધી ઘટાડવાનો છે. આ હેતુને પ્રાપ્ત કરવાનો સૌથી મૂળભૂત ઉકેલ એ છે કે રિપલ ઉત્પન્ન થવાનું ટાળવું. સૌ પ્રથમ અને કારણ.

SWITCH ની સ્વિચ સાથે, ઇન્ડક્ટન્સ L માં પ્રવાહ પણ આઉટપુટ પ્રવાહના માન્ય મૂલ્ય પર ઉપર અને નીચે વધઘટ થાય છે. તેથી, આઉટપુટ છેડે સ્વિચ જેવી જ આવર્તન ધરાવતી લહેર પણ હશે. સામાન્ય રીતે, રિબરના પ્રવાહો આનો સંદર્ભ આપે છે, જે આઉટપુટ કેપેસિટર અને ESR ની ક્ષમતા સાથે સંબંધિત છે. આ પ્રવાહની આવર્તન સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાય જેટલી જ છે, જેની રેન્જ દસથી સેંકડો kHz છે.

વધુમાં, સ્વિચ સામાન્ય રીતે બાયપોલર ટ્રાન્ઝિસ્ટર અથવા MOSFET નો ઉપયોગ કરે છે. ગમે તે હોય, જ્યારે તે ચાલુ થાય અને બંધ થાય ત્યારે તેમાં વધારો અને ઘટાડો સમય હશે. આ સમયે, સર્કિટમાં કોઈ અવાજ નહીં હોય જે સ્વિચ વધતા ઘટાડા સમય જેટલો વધારો સમય હોય, અથવા થોડા વખત, અને સામાન્ય રીતે દસ MHz હોય. એ જ રીતે, ડાયોડ D રિવર્સ રિકવરીમાં છે. સમકક્ષ સર્કિટ એ પ્રતિકાર કેપેસિટર અને ઇન્ડક્ટર્સની શ્રેણી છે, જે રેઝોનન્સનું કારણ બનશે, અને અવાજની આવર્તન દસ MHz છે. આ બે અવાજને 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 રિપલ્સ (અવાજ) ઉપરાંત, AC અવાજ પણ હોય છે. આ આવૃત્તિ ઇનપુટ AC પાવર સપ્લાયની આવૃત્તિ છે, લગભગ 50-60Hz. એક કો-મોડ અવાજ પણ હોય છે, કારણ કે ઘણા સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાયના પાવર ડિવાઇસ શેલનો ઉપયોગ રેડિયેટર તરીકે કરે છે, જે સમકક્ષ કેપેસિટેન્સ ઉત્પન્ન કરે છે.

સ્વિચિંગ પાવર રિપલનું માપન

મૂળભૂત આવશ્યકતાઓ:

ઓસિલોસ્કોપ AC સાથે જોડાણ

20MHz બેન્ડવિડ્થ મર્યાદા

પ્રોબના ગ્રાઉન્ડ વાયરને અનપ્લગ કરો

૧.એસી કપલિંગનો ઉપયોગ સુપરપોઝિશન ડીસી વોલ્ટેજને દૂર કરવા અને ચોક્કસ તરંગ સ્વરૂપ મેળવવા માટે થાય છે.

2. 20MHz બેન્ડવિડ્થ મર્યાદા ખોલવી એ ઉચ્ચ-આવર્તન અવાજના દખલને રોકવા અને ભૂલને રોકવા માટે છે. કારણ કે ઉચ્ચ-આવર્તન રચનાનું કંપનવિસ્તાર મોટું છે, માપતી વખતે તેને દૂર કરવું જોઈએ.

3. ઓસિલોસ્કોપ પ્રોબની ગ્રાઉન્ડ ક્લિપને અનપ્લગ કરો, અને દખલગીરી ઘટાડવા માટે ગ્રાઉન્ડ માપન માપનનો ઉપયોગ કરો. ઘણા વિભાગોમાં ગ્રાઉન્ડ રિંગ્સ હોતા નથી. પરંતુ તે લાયક છે કે નહીં 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 સચોટ રીતે માપવા માટે છે. જો કે, આવા ખાસ પ્રોબ્સવાળા ઓસિલોસ્કોપ ઓછા છે. મોટાભાગના કિસ્સાઓમાં, 100kΩ થી 10MΩ સુધીના પ્રોબ્સનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જે અસ્થાયી રૂપે અસ્પષ્ટ છે.

સ્વિચિંગ રિપલને માપતી વખતે ઉપરોક્ત મૂળભૂત સાવચેતીઓ છે. જો ઓસિલોસ્કોપ પ્રોબ સીધા આઉટપુટ પોઈન્ટના સંપર્કમાં ન આવે, તો તેને ટ્વિસ્ટેડ લાઇન અથવા 50Ω કોએક્સિયલ કેબલ દ્વારા માપવું જોઈએ.

ઉચ્ચ-આવર્તન અવાજ માપતી વખતે, ઓસિલોસ્કોપનો સંપૂર્ણ બેન્ડ સામાન્ય રીતે સેંકડો મેગા થી ગીગાહર્ટ્ઝ સ્તરનો હોય છે. અન્ય ઉપરોક્ત જેવા જ છે. કદાચ વિવિધ કંપનીઓ પાસે અલગ અલગ પરીક્ષણ પદ્ધતિઓ હોય છે. અંતિમ વિશ્લેષણમાં, તમારે તમારા પરીક્ષણ પરિણામો જાણવા જોઈએ.

ઓસિલોસ્કોપ વિશે:

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

સ્વિચિંગ પાવર રિપલનો અવરોધ

રિપલ્સને બદલવા માટે, સૈદ્ધાંતિક અને વાસ્તવમાં અસ્તિત્વમાં છે. તેને દબાવવા અથવા ઘટાડવાના ત્રણ રસ્તાઓ છે:

1. ઇન્ડક્ટન્સ અને આઉટપુટ કેપેસિટર ફિલ્ટરિંગ વધારો

સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાયના સૂત્ર અનુસાર, ઇન્ડક્ટિવ ઇન્ડક્ટન્સનું વર્તમાન વધઘટ કદ અને ઇન્ડક્ટન્સ મૂલ્ય વ્યસ્ત પ્રમાણસર બને છે, અને આઉટપુટ રિપલ્સ અને આઉટપુટ કેપેસિટર્સ વ્યસ્ત પ્રમાણસર હોય છે. તેથી, ઇલેક્ટ્રિકલ અને આઉટપુટ કેપેસિટર વધારવાથી રિપલ્સ ઘટાડી શકાય છે.

ઉપરનું ચિત્ર સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાય ઇન્ડક્ટર L માં વર્તમાન તરંગ સ્વરૂપ છે. તેનો લહેર પ્રવાહ △ i નીચેના સૂત્ર દ્વારા ગણતરી કરી શકાય છે:

એવું જોઈ શકાય છે કે L મૂલ્ય વધારવાથી અથવા સ્વિચિંગ ફ્રીક્વન્સી વધારવાથી ઇન્ડક્ટન્સમાં વર્તમાન વધઘટ ઘટાડી શકાય છે.

એ જ રીતે, આઉટપુટ રિપલ્સ અને આઉટપુટ કેપેસિટર્સ વચ્ચેનો સંબંધ: VRIPPLE = IMAX/(CO × F). તે જોઈ શકાય છે કે આઉટપુટ કેપેસિટર મૂલ્ય વધારવાથી રિપલ્સ ઘટાડી શકાય છે.

સામાન્ય પદ્ધતિ એ છે કે મોટી ક્ષમતાના હેતુને પ્રાપ્ત કરવા માટે આઉટપુટ કેપેસિટન્સ માટે એલ્યુમિનિયમ ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટર્સનો ઉપયોગ કરવો. જો કે, ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક કેપેસિટર્સ ઉચ્ચ-આવર્તન અવાજને દબાવવામાં ખૂબ અસરકારક નથી, અને ESR પ્રમાણમાં મોટો છે, તેથી તે એલ્યુમિનિયમ ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટરની અછતને પૂર્ણ કરવા માટે તેની બાજુમાં સિરામિક કેપેસિટરને જોડશે.

તે જ સમયે, જ્યારે પાવર સપ્લાય કામ કરી રહ્યો હોય છે, ત્યારે ઇનપુટ ટર્મિનલનો વોલ્ટેજ VIN યથાવત રહે છે, પરંતુ સ્વીચ સાથે કરંટ બદલાય છે. આ સમયે, ઇનપુટ પાવર સપ્લાય કરંટ વેલ પૂરો પાડતો નથી, સામાન્ય રીતે કરંટ ઇનપુટ ટર્મિનલની નજીક (ઉદાહરણ તરીકે બક પ્રકાર લેતા, સ્વીચની નજીક હોય છે), અને કરંટ પૂરો પાડવા માટે કેપેસીટન્સને જોડે છે.

આ પ્રતિમાપ લાગુ કર્યા પછી, બક સ્વીચ પાવર સપ્લાય નીચેની આકૃતિમાં બતાવવામાં આવ્યો છે:

ઉપરોક્ત અભિગમ લહેરો ઘટાડવા સુધી મર્યાદિત છે. વોલ્યુમ મર્યાદાને કારણે, ઇન્ડક્ટન્સ ખૂબ મોટું નહીં હોય; આઉટપુટ કેપેસિટર ચોક્કસ ડિગ્રી સુધી વધે છે, અને લહેરો ઘટાડવા પર કોઈ સ્પષ્ટ અસર થતી નથી; સ્વિચિંગ ફ્રીક્વન્સીમાં વધારો થવાથી સ્વીચ નુકશાન વધશે. તેથી જ્યારે જરૂરિયાતો કડક હોય છે, ત્યારે આ પદ્ધતિ ખૂબ સારી નથી.

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

2. બે-સ્તરીય ફિલ્ટરિંગ એ પ્રથમ-સ્તરીય LC ફિલ્ટર્સ ઉમેરવાનું છે

અવાજની લહેર પર LC ફિલ્ટરની અવરોધક અસર પ્રમાણમાં સ્પષ્ટ છે. દૂર કરવાના લહેર આવર્તન અનુસાર, ફિલ્ટર સર્કિટ બનાવવા માટે યોગ્ય ઇન્ડક્ટર કેપેસિટર પસંદ કરો. સામાન્ય રીતે, તે લહેરોને સારી રીતે ઘટાડી શકે છે. આ કિસ્સામાં, તમારે પ્રતિસાદ વોલ્ટેજના નમૂના બિંદુને ધ્યાનમાં લેવાની જરૂર છે. (નીચે બતાવ્યા પ્રમાણે)

LC ફિલ્ટર (PA) પહેલાં સેમ્પલિંગ પોઈન્ટ પસંદ કરવામાં આવે છે, અને આઉટપુટ વોલ્ટેજ ઘટશે. કારણ કે કોઈપણ ઇન્ડક્ટન્સમાં DC પ્રતિકાર હોય છે, જ્યારે કરંટ આઉટપુટ હોય છે, ત્યારે ઇન્ડક્ટન્સમાં વોલ્ટેજ ડ્રોપ થશે, જેના પરિણામે પાવર સપ્લાયના આઉટપુટ વોલ્ટેજમાં ઘટાડો થશે. અને આ વોલ્ટેજ ડ્રોપ આઉટપુટ કરંટ સાથે બદલાય છે.

LC ફિલ્ટર (PB) પછી સેમ્પલિંગ પોઈન્ટ પસંદ કરવામાં આવે છે, જેથી આઉટપુટ વોલ્ટેજ આપણને જોઈતો વોલ્ટેજ હોય. જો કે, પાવર સિસ્ટમની અંદર એક ઇન્ડક્ટન્સ અને કેપેસિટર દાખલ કરવામાં આવે છે, જે સિસ્ટમ અસ્થિરતાનું કારણ બની શકે છે.

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

લહેરો અને અવાજ ઘટાડવાનો આ સૌથી અસરકારક રસ્તો 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 એક સૂચક હોય છે: અવાજ દમન ગુણોત્તર. તે એક આવર્તન-DB વળાંક છે, જેમ કે નીચેની આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે LT3024 LT3024 નો વળાંક છે.

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

ઉપરોક્ત આકૃતિના વળાંક અને ડાબી બાજુના તરંગસ્વરૂપની તુલનામાં, તે જોઈ શકાય છે કે LDO ની અવરોધક અસર સેંકડો KHz ના સ્વિચિંગ રિપલ માટે ખૂબ સારી છે. પરંતુ ઉચ્ચ આવર્તન શ્રેણીમાં, LDO ની અસર એટલી આદર્શ નથી.

લહેરો ઓછી કરો. સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાયનું PCB વાયરિંગ પણ મહત્વપૂર્ણ છે. ઉચ્ચ-આવર્તન અવાજ માટે, ઉચ્ચ-આવર્તનની મોટી આવર્તનને કારણે, પોસ્ટ-સ્ટેજ ફિલ્ટરિંગ ચોક્કસ અસર ધરાવે છે, તેમ છતાં અસર સ્પષ્ટ નથી. આ સંદર્ભે ખાસ અભ્યાસો છે. સરળ અભિગમ એ છે કે ડાયોડ અને કેપેસીટન્સ C અથવા RC પર રહેવું, અથવા શ્રેણીમાં ઇન્ડક્ટન્સને જોડવું.

ઉપરોક્ત આકૃતિ વાસ્તવિક ડાયોડનું સમકક્ષ સર્કિટ છે. જ્યારે ડાયોડ હાઇ-સ્પીડ હોય છે, ત્યારે પરોપજીવી પરિમાણો ધ્યાનમાં લેવા જોઈએ. ડાયોડની રિવર્સ રિકવરી દરમિયાન, સમકક્ષ ઇન્ડક્ટન્સ અને સમકક્ષ કેપેસિટન્સ એક RC ઓસિલેટર બન્યા, જે ઉચ્ચ-આવર્તન ઓસિલેશન ઉત્પન્ન કરે છે. આ ઉચ્ચ-આવર્તન ઓસિલેશનને દબાવવા માટે, ડાયોડના બંને છેડા પર કેપેસિટન્સ C અથવા RC બફર નેટવર્કને કનેક્ટ કરવું જરૂરી છે. પ્રતિકાર સામાન્ય રીતે 10Ω-100 ω હોય છે, અને કેપેસિટન્સ 4.7PF-2.2NF હોય છે.

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