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Mesurer avec précision l'ondulation de puissance

Heure de diffusion:2019-05-15
Mesurer avec précision l'ondulation de puissance est un art en soi. Dans l'exemple illustré à la figure 1, un ingénieur junior a complètement mal utilisé un oscilloscope. Sa première erreur a été d'utiliser une sonde d'oscilloscope avec un long fil de terre; sa deuxième erreur a été de placer la boucle et le fil de terre formés par la sonde près du transformateur de puissance et des composants de commutation; sa dernière erreur est de permettre une inductance excessive entre la sonde de l'oscilloscope et le condensateur de sortie. Ce problème apparaît comme un pic à haute fréquence dans la forme d'onde d'ondulation. Dans l'alimentation, il existe un grand nombre de formes d'onde de tension et de courant à grande vitesse et à signal élevé qui peuvent être facilement couplées à la sonde, y compris le champ magnétique couplé depuis le transformateur de puissance, le champ électrique couplé au nœud de commutation, et le mode commun généré par le condensateur entre enroulements du transformateur. Courant.

Figure 1 résultats de mesure médiocres de mesures d'ondulation incorrectes

Les résultats d'ondulation mesurés peuvent être considérablement améliorés avec la méthode de mesure correcte. Tout d'abord, les limitations de bande passante sont souvent utilisées pour spécifier l'ondulation afin d'éviter de capter un bruit haute fréquence qui n'est pas vraiment présent. Nous devons définir la limite de bande passante correcte pour l'oscilloscope utilisé pour la mesure. Deuxièmement, en retirant le "capuchon" de la sonde et en construisant un capteur (comme illustré sur la figure 2), nous pouvons éliminer l'antenne formée par le long fil de terre. Enroulez une petite longueur de fil autour du point de connexion à la terre de la sonde et connectez la terre à la source d'alimentation. Cela peut réduire la longueur de la pointe exposée à un rayonnement électromagnétique élevé près de l'alimentation électrique, ce qui réduit encore le ramassage.

Enfin, dans une alimentation isolée, une grande quantité de courant de mode commun traverse le point de connexion à la terre de la sonde. Cela crée une chute de tension entre le point de connexion à la terre d'alimentation et le point de connexion à la terre de l'oscilloscope, qui apparaît comme une ondulation. Pour éviter que cela ne se produise, nous devons accorder une attention particulière au filtrage en mode commun de la conception de l'alimentation. De plus, l'enroulement des fils de l'oscilloscope autour du noyau de ferrite aide également à minimiser ce courant. Cela crée une inductance de mode commun qui réduit l'erreur de mesure causée par le courant de mode commun sans affecter la mesure de tension différentielle.

La figure 2 montre la tension d'ondulation pour ce circuit identique en utilisant une méthode de mesure améliorée. De cette façon, le pic haute fréquence est vraiment éliminé.

Figure 2 Quatre changements mineurs améliorent considérablement les résultats de mesure

En fait, après intégration dans le système, les performances d'ondulation de l'alimentation seront encore meilleures. Il y a presque toujours une inductance entre l'alimentation et les autres composants du système. Cette inductance peut être présente dans le câblage, ou seule la gravure est présente sur le PWB. De plus, il y a toujours un condensateur de dérivation supplémentaire autour de la puce, qui est la charge sur l'alimentation. Ensemble, ceux-ci forment un filtre passe-bas qui réduit davantage l'ondulation de l'alimentation et / ou le bruit haute fréquence. Dans les cas extrêmes, le filtre a une fréquence de coupure de 400 kHz lorsque le courant passe à travers un conducteur d'un pouce d'inductance de 15 nH et un condensateur de dérivation de 10 μF pendant une courte période. Dans ce cas, cela signifie que le bruit haute fréquence sera considérablement réduit. Dans de nombreux cas, la fréquence de coupure du filtre sera inférieure à la fréquence d'ondulation de l'alimentation, ce qui pourrait réduire considérablement l'ondulation.

Les ingénieurs expérimentés devraient être en mesure de trouver des moyens d'utiliser cette approche lors de leurs tests.

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