สาเหตุของการกระเพื่อมและเสียงรบกวนในอุปกรณ์จ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง

สาเหตุของการกระเพื่อมและเสียงรบกวนในอุปกรณ์จ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง

เอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งไม่ใช่แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงบริสุทธิ์ แต่มีส่วนประกอบ AC บางส่วนอยู่ภายใน ซึ่งเกิดจากการกระเพื่อมและสัญญาณรบกวน ระลอกคลื่นคือความผันผวนของแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงเอาท์พุตซึ่งสัมพันธ์กับการดำเนินการสวิตชิ่งของแหล่งจ่ายไฟสวิตชิ่ง ในแต่ละกระบวนการเปิดและปิด พลังงานไฟฟ้าจะถูก "สูบ" จากปลายอินพุทไปยังปลายเอาท์พุท ทำให้เกิดกระบวนการชาร์จและการคายประจุ ส่งผลให้เกิดความผันผวนของแรงดันไฟเอาท์พุต โดยมีความถี่ใกล้เคียงกับความถี่ของสวิตช์ แรงดันไฟฟ้าระลอกคือค่าสูงสุดถึงสูงสุดระหว่างจุดสูงสุดและหุบเขาของระลอกคลื่น และขนาดของแรงดันนั้นสัมพันธ์กับความจุและคุณภาพของตัวเก็บประจุอินพุตและเอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง

มีเหตุผลสองประการที่ทำให้เกิดเสียงรบกวน: สาเหตุหนึ่งเกิดจากตัวจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งเอง; อีกประเภทหนึ่งคือการรบกวนจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าภายนอก (EMI) ซึ่งสามารถเข้าสู่แหล่งจ่ายไฟสวิตชิ่งผ่านการแผ่รังสีหรืออินพุตผ่านสายไฟ

เสียงที่เกิดจากตัวจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งนั้นเป็นรถไฟพัลส์ความถี่สูงที่เกิดจากพัลส์แหลมคมที่เกิดขึ้นในขณะที่การนำสวิตช์และการตัดออกหรือที่เรียกว่าสัญญาณรบกวนการสลับ ความถี่ของรถไฟพัลส์เสียงจะสูงกว่าความถี่สวิตชิ่งมากและแรงดันเสียงคือค่าสูงสุดถึงจุดสูงสุด แอมพลิจูดของแรงดันเสียงรบกวนส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับโทโพโลยีของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง สถานะของปรสิตในวงจร และการออกแบบ PCB

รูปคลื่นของระลอกคลื่นและสัญญาณรบกวนสามารถมองเห็นได้โดยใช้ออสซิลโลสโคป ดังแสดงในรูปที่ 1 ความถี่ของระลอกคลื่นจะเหมือนกับความถี่ของท่อสวิตช์ ในขณะที่ความถี่ของสัญญาณรบกวนเป็นสองเท่าของความถี่ของท่อสวิตช์ ผลรวมของค่าพีคถึงพีคของแรงดันริปเปิลและแรงดันเสียงรบกวนคือแรงดันริปเปิลและสัญญาณรบกวน ซึ่งแสดงเป็น mVp-p

วิธีการวัดระลอกคลื่นและสัญญาณรบกวน

แรงดันไฟฟ้าระลอกคลื่นและสัญญาณรบกวนเป็นหนึ่งในพารามิเตอร์ประสิทธิภาพหลักของอุปกรณ์จ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง ดังนั้นวิธีการวัดอุปกรณ์เหล่านี้อย่างแม่นยำจึงเป็นประเด็นที่สำคัญมาก ปัจจุบันวิธีการวัดแรงดันระลอกคลื่นและแรงดันเสียงรบกวนใช้ออสซิลโลสโคปแบบบรอดแบนด์ซึ่งสามารถวัดค่าแรงดันระลอกคลื่นและเสียงรบกวนได้อย่างแม่นยำ

เนื่องจากสวิตช์จ่ายไฟมีหลากหลาย (ด้วยโทโพโลยี ความถี่ในการทำงาน กำลังเอาต์พุต และข้อกำหนดทางเทคนิคที่แตกต่างกัน) ผู้ผลิตหลายรายจึงใช้วิธีการวัดออสซิลโลสโคป และอุปกรณ์วัดก็ไม่เหมือนกันทั้งหมด ดังนั้นแต่ละโรงงานจึงมีมาตรฐานในการวัดแหล่งจ่ายไฟสวิตช์ที่แตกต่างกันซึ่งเป็นมาตรฐานขององค์กร

บล็อกไดอะแกรมของอุปกรณ์สำหรับการวัดระลอกคลื่นและเสียงโดยใช้ออสซิลโลสโคปแสดงในรูปที่ 2 ประกอบด้วยแหล่งจ่ายไฟสวิตช์ โหลด ออสซิลโลสโคป และสายไฟการวัดที่ทดสอบแล้ว อุปกรณ์ตรวจวัดบางชนิดยังมีส่วนประกอบต่างๆ เช่น ตัวเหนี่ยวนำ ตัวเก็บประจุ และตัวต้านทานบัดกรีติดอยู่ด้วย