सूखी वस्तुएँ | एक लेख में स्विचिंग पावर रिपल के उत्पादन, मापन और दमन के बारे में बताया गया है

स्विचिंग पावर रिपल अपरिहार्य है। हमारा अंतिम उद्देश्य आउटपुट रिपल को एक सहनीय स्तर तक कम करना है। इस उद्देश्य को प्राप्त करने का सबसे बुनियादी उपाय रिपल उत्पन्न होने से बचना है। सबसे पहले, कारण और कारण।

स्विच के स्विच के साथ, इंडक्टेंस L में करंट भी आउटपुट करंट के मान्य मान पर ऊपर-नीचे होता रहता है। इसलिए, आउटपुट सिरे पर स्विच के समान आवृत्ति वाली एक तरंग भी होगी। आमतौर पर, रिबर की तरंगें इसी को संदर्भित करती हैं, जो आउटपुट कैपेसिटर की क्षमता और ESR से संबंधित होती हैं। इस तरंग की आवृत्ति स्विचिंग पावर सप्लाई के समान होती है, जिसकी सीमा दसियों से लेकर सैकड़ों kHz तक होती है।

इसके अलावा, स्विच आमतौर पर द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर या MOSFET का उपयोग करता है। चाहे कोई भी हो, इसे चालू और बंद करने पर समय में वृद्धि और कमी होगी। इस समय, परिपथ में कोई शोर नहीं होगा जो स्विच के बढ़ने और घटने के समय के समान होगा, या कुछ बार, और आमतौर पर दसियों मेगाहर्ट्ज़ होता है। इसी प्रकार, डायोड D रिवर्स रिकवरी में है। समतुल्य परिपथ प्रतिरोध संधारित्रों और प्रेरकों की श्रृंखला है, जो अनुनाद उत्पन्न करेगा, और शोर आवृत्ति दसियों मेगाहर्ट्ज़ होती है। इन दोनों शोरों को आमतौर पर उच्च-आवृत्ति शोर कहा जाता है, और इनका आयाम आमतौर पर तरंग से बहुत बड़ा होता है।

यदि यह एक एसी/डीसी कनवर्टर है, तो उपरोक्त दो तरंगों (शोर) के अलावा, एसी शोर भी होता है। यह आवृत्ति इनपुट एसी पावर सप्लाई की आवृत्ति होती है, लगभग 50-60 हर्ट्ज। एक सह-मोड शोर भी होता है, क्योंकि कई स्विचिंग पावर सप्लाई के पावर उपकरण शेल को रेडिएटर के रूप में उपयोग करते हैं, जिससे एक समतुल्य धारिता उत्पन्न होती है।

स्विचिंग पावर तरंगों का मापन

बुनियादी आवश्यकताएं:

एक ऑसिलोस्कोप एसी के साथ युग्मन

20MHz बैंडविड्थ सीमा

जांच के ग्राउंड तार को अनप्लग करें

1.एसी युग्मन का उद्देश्य सुपरपोजिशन डीसी वोल्टेज को हटाना और एक सटीक तरंगरूप प्राप्त करना है।

2. 20 मेगाहर्ट्ज बैंडविड्थ सीमा को खोलना उच्च-आवृत्ति शोर के हस्तक्षेप को रोकने और त्रुटि को रोकने के लिए है। चूँकि उच्च-आवृत्ति संरचना का आयाम बड़ा होता है, इसलिए मापते समय इसे हटा दिया जाना चाहिए।

3. ऑसिलोस्कोप जांच के ग्राउंड क्लिप को अनप्लग करें और हस्तक्षेप को कम करने के लिए ग्राउंड माप का उपयोग करें। कई विभागों में ग्राउंड रिंग नहीं होती हैं। लेकिन यह तय करते समय कि यह योग्य है या नहीं, इस कारक पर विचार करें।

एक और बात 50Ω टर्मिनल का उपयोग है। ऑसिलोस्कोप की जानकारी के अनुसार, 50Ω मॉड्यूल का उद्देश्य डीसी घटक को हटाकर एसी घटक को सटीक रूप से मापना है। हालाँकि, ऐसे विशेष प्रोब वाले ऑसिलोस्कोप बहुत कम हैं। ज़्यादातर मामलों में, 100kΩ से 10MΩ तक के प्रोब का उपयोग किया जाता है, जो अस्थायी रूप से अस्पष्ट है।

स्विचिंग रिपल मापते समय उपरोक्त बुनियादी सावधानियां हैं। यदि ऑसिलोस्कोप जांच सीधे आउटपुट बिंदु के संपर्क में नहीं है, तो इसे मुड़ी हुई रेखाओं या 50Ω समाक्षीय केबलों द्वारा मापा जाना चाहिए।

उच्च-आवृत्ति शोर मापते समय, ऑसिलोस्कोप का पूरा बैंड आमतौर पर सैकड़ों मेगाबाइट से लेकर गीगाहर्ट्ज़ स्तर तक होता है। अन्य मामले भी ऊपर बताए गए जैसे ही हैं। हो सकता है कि अलग-अलग कंपनियों के परीक्षण के तरीके अलग-अलग हों। अंततः, आपको अपने परीक्षण के परिणाम पता होने चाहिए।

ऑसिलोस्कोप के बारे में:

कुछ डिजिटल ऑसिलोस्कोप हस्तक्षेप और भंडारण गहराई के कारण तरंगों को सही ढंग से नहीं माप पाते हैं। ऐसे में, ऑसिलोस्कोप को बदल देना चाहिए। कभी-कभी, हालाँकि पुराने सिमुलेशन ऑसिलोस्कोप की बैंडविड्थ केवल दसियों मेगाबाइट होती है, फिर भी उसका प्रदर्शन डिजिटल ऑसिलोस्कोप से बेहतर होता है।

स्विचिंग पावर तरंगों का निषेध

सैद्धांतिक और वास्तविक रूप से, स्विचिंग तरंगें मौजूद होती हैं। इन्हें दबाने या कम करने के तीन तरीके हैं:

1. प्रेरकत्व और आउटपुट संधारित्र फ़िल्टरिंग बढ़ाएँ

स्विचिंग पावर सप्लाई के सूत्र के अनुसार, विद्युत धारा में उतार-चढ़ाव का आकार और प्रेरकत्व का प्रेरकत्व मान व्युत्क्रमानुपाती होता है, और आउटपुट तरंगें और आउटपुट संधारित्र व्युत्क्रमानुपाती होते हैं। इसलिए, विद्युत और आउटपुट संधारित्रों को बढ़ाकर तरंगें कम की जा सकती हैं।

ऊपर दी गई तस्वीर स्विचिंग पावर सप्लाई इंडक्टर L में करंट तरंगरूप है। इसकी तरंग धारा △ i की गणना निम्न सूत्र से की जा सकती है:

यह देखा जा सकता है कि L मान बढ़ाने या स्विचिंग आवृत्ति बढ़ाने से प्रेरकत्व में वर्तमान उतार-चढ़ाव को कम किया जा सकता है।

इसी प्रकार, आउटपुट रिपल और आउटपुट कैपेसिटर के बीच संबंध: VRIPPLE = IMAX/(CO × F)। यह देखा जा सकता है कि आउटपुट कैपेसिटर का मान बढ़ाने से रिपल कम हो सकता है।

सामान्य विधि उच्च क्षमता के उद्देश्य को प्राप्त करने के लिए आउटपुट कैपेसिटेंस के लिए एल्युमीनियम इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर का उपयोग करना है। हालाँकि, इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर उच्च-आवृत्ति शोर को दबाने में बहुत प्रभावी नहीं होते हैं, और ESR अपेक्षाकृत अधिक होता है, इसलिए एल्युमीनियम इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर की कमी को पूरा करने के लिए इसके बगल में एक सिरेमिक कैपेसिटर जोड़ा जाएगा।

उसी समय, जब बिजली की आपूर्ति काम कर रही होती है, तो इनपुट टर्मिनल का वोल्टेज VIN अपरिवर्तित रहता है, लेकिन स्विच के साथ धारा बदलती रहती है। इस समय, इनपुट बिजली आपूर्ति धारा प्रदान नहीं करती है, आमतौर पर धारा इनपुट टर्मिनल के पास (उदाहरण के लिए बक प्रकार को लेते हुए, स्विच के पास), और धारा प्रदान करने के लिए धारिता को जोड़ती है।

इस प्रतिउपाय को लागू करने के बाद, बक स्विच बिजली आपूर्ति नीचे दिए गए चित्र में दिखाई गई है:

उपरोक्त विधि तरंगों को कम करने तक सीमित है। आयतन सीमा के कारण, प्रेरकत्व बहुत अधिक नहीं होगा; आउटपुट संधारित्र एक निश्चित सीमा तक बढ़ जाता है, और तरंगों को कम करने पर कोई स्पष्ट प्रभाव नहीं पड़ता है; स्विचिंग आवृत्ति में वृद्धि से स्विच हानि बढ़ जाएगी। इसलिए, जब आवश्यकताएँ सख्त हों, तो यह विधि बहुत उपयुक्त नहीं है।

स्विचिंग पावर सप्लाई के सिद्धांतों के लिए, आप विभिन्न प्रकार के स्विचिंग पावर डिज़ाइन मैनुअल का संदर्भ ले सकते हैं।

2. दो-स्तरीय फ़िल्टरिंग में प्रथम-स्तरीय LC फ़िल्टर जोड़ना शामिल है

शोर तरंगों पर LC फ़िल्टर का निरोधात्मक प्रभाव अपेक्षाकृत स्पष्ट है। हटाए जाने वाले तरंगों की आवृत्ति के अनुसार, फ़िल्टर परिपथ बनाने के लिए उपयुक्त प्रेरक संधारित्र का चयन करें। सामान्यतः, यह तरंगों को अच्छी तरह से कम कर सकता है। इस स्थिति में, आपको फीडबैक वोल्टेज के नमूना बिंदु पर विचार करना होगा। (जैसा कि नीचे दिखाया गया है)

एलसी फ़िल्टर (पीए) से पहले नमूना बिंदु का चयन किया जाता है, और आउटपुट वोल्टेज कम हो जाएगा। चूँकि किसी भी प्रेरकत्व में एक डीसी प्रतिरोध होता है, इसलिए जब आउटपुट करंट होता है, तो प्रेरकत्व में वोल्टेज में गिरावट आएगी, जिसके परिणामस्वरूप बिजली आपूर्ति के आउटपुट वोल्टेज में कमी आएगी। और यह वोल्टेज गिरावट आउटपुट करंट के साथ बदलती रहती है।

एलसी फ़िल्टर (पीबी) के बाद सैंपलिंग पॉइंट का चयन किया जाता है, ताकि आउटपुट वोल्टेज वह वोल्टेज हो जो हम चाहते हैं। हालाँकि, पावर सिस्टम के अंदर एक इंडक्टेंस और एक कैपेसिटर लगाया जाता है, जिससे सिस्टम में अस्थिरता हो सकती है।

3. स्विचिंग पावर सप्लाई के आउटपुट के बाद, LDO फ़िल्टरिंग कनेक्ट करें

यह तरंगों और शोर को कम करने का सबसे प्रभावी तरीका है। आउटपुट वोल्टेज स्थिर रहता है और मूल फीडबैक सिस्टम को बदलने की ज़रूरत नहीं पड़ती, लेकिन यह सबसे किफ़ायती और सबसे ज़्यादा बिजली खपत वाला भी है।

किसी भी LDO का एक संकेतक होता है: शोर दमन अनुपात। यह एक आवृत्ति-DB वक्र है, जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में LT3024 LT3024 का वक्र दिखाया गया है।

एलडीओ के बाद, स्विचिंग तरंग सामान्यतः 10mV से कम होती है। निम्नलिखित चित्र एलडीओ से पहले और बाद में तरंगों की तुलना दर्शाता है:

ऊपर दिए गए चित्र के वक्र और बाईं ओर दिए गए तरंगरूप की तुलना में, यह देखा जा सकता है कि सैकड़ों किलोहर्ट्ज़ के स्विचिंग तरंगों के लिए एलडीओ का निरोधात्मक प्रभाव बहुत अच्छा है। लेकिन उच्च आवृत्ति रेंज में, एलडीओ का प्रभाव इतना आदर्श नहीं है।

तरंगों को कम करें। स्विचिंग पावर सप्लाई की पीसीबी वायरिंग भी महत्वपूर्ण है। उच्च-आवृत्ति शोर के लिए, उच्च आवृत्ति की बड़ी आवृत्ति के कारण, हालाँकि पोस्ट-स्टेज फ़िल्टरिंग का एक निश्चित प्रभाव होता है, प्रभाव स्पष्ट नहीं होता है। इस संबंध में विशेष अध्ययन हैं। सरल तरीका यह है कि डायोड और धारिता C या RC पर, या प्रेरकत्व को श्रेणीक्रम में जोड़ा जाए।

उपरोक्त चित्र वास्तविक डायोड का समतुल्य परिपथ है। जब डायोड उच्च-गति वाला होता है, तो परजीवी प्राचलों पर विचार किया जाना चाहिए। डायोड की व्युत्क्रम पुनर्प्राप्ति के दौरान, समतुल्य प्रेरकत्व और समतुल्य धारिता एक RC दोलक बन जाते हैं, जिससे उच्च-आवृत्ति दोलन उत्पन्न होता है। इस उच्च-आवृत्ति दोलन को दबाने के लिए, डायोड के दोनों सिरों पर धारिता C या RC बफर नेटवर्क जोड़ना आवश्यक है। प्रतिरोध सामान्यतः 10Ω-100 ω होता है, और धारिता 4.7PF-2.2NF होती है।

डायोड पर धारिता C या RC बार-बार परीक्षण द्वारा निर्धारित की जा सकती है। यदि इसका चयन ठीक से नहीं किया गया, तो यह अधिक तीव्र दोलन उत्पन्न करेगा।