אדוות ומקדם אדוות אספקת החשמל
תפקידו העיקרי של ספק כוח הוא לספק אנרגיה חשמלית למוצרים אלקטרוניים, אך אספקת החשמל תכניס בהכרח אדוות, רעשים וכו', מה שיפחית את היציבות והאמינות של המערכת האלקטרונית ואף את המוצר כולו.
אדוות מתח יכולה להשפיע רבות על מעגלים שונים של ספק הכוח, כגון מעגלי המרה A/D, מעגלי מגבר תפעולי, מעגלי מסנן מיישרים וכו'. ליישומים נפוצים יש את הסיכונים הבאים:
ליצור הרמוניות לא רצויות, הגורמות למתח יתר או זרם יתר לגרום לתאונות; להגדיל הפסדים נוספים ולהפחית את היעילות והניצול של ציוד חשמלי;
לגרום לציוד לפעול בצורה לא תקינה, להאיץ את ההזדקנות ולקצר חיים; לגרום להגנת ממסר, להתקנים אוטומטיים, מערכות מחשב וציוד אחר לפעול בצורה חריגה או לא לפעול כרגיל;
זה יכול לגרום לסטיות במכשירי מדידה ומדידה; להפריע למערכות תקשורת, להפחית את איכות העברת האותות, ואף לפגוע בציוד תקשורת.
לכן, בעת תכנון מוצרים אלקטרוניים, יש צורך למדוד במדויק את האדוות ולדכא את האדוות בטווח מסוים.
1 אדוות ומקדם אדוות של ספק כוח
באופן קפדני, ספק הכוח המוסדר כולל ארבעה חלקים: שנאי כוח, מעגל מיישר, מעגל מסנן ומעגל מייצב מתח. מכיוון שניתן לראות DC-DC גם כספק כוח מוסדר, מעגל המיישר, מעגל המסנן ומעגל מייצב המתח נחשבים לשלושת החלקים ההכרחיים של ספק הכוח המוסדר [1].
מעגל המיישר משתמש בהתקנים מוליכים חד-כיוונים כדי להמיר זרם חילופין לזרם ישר פועם. הזרם הישר הפועם אינו חלק ומכיל כמות גדולה של רכיבי זרם חילופין.
מעגל המסנן משתמש ברכיבי אחסון אנרגיה כדי להמיר כוח DC פועם להספק DC שטוח יחסית. בשל הביצועים השונים של מעגל המסנן, למרות שהוא יכול לסנן את רוב רכיבי ה-AC, הוא לא יכול לסנן אותו לחלוטין.
מעגל ייצוב המתח לאחר תיקון וסינון משתמש בפונקציית ההתאמה של המעגל כדי לייצב את מתח המוצא ולהפחית את רכיב ה-AC למינימום. רכיב AC זה שלא ניתן לסנן לחלוטין יחד עם פלט המתח היציב נקרא מתח אדוות.
על מנת לאפיין את הביצועים של סינון ספק כוח מווסת DC, המושג של מקדם אדווה מוצג [2-3]. מקדם האדוות ψ מוגדר כערך האחוז של הערך האפקטיבי של מתח האדוות Vr ומתח המוצא DC Vo, כלומר:
מקדם האדוות הוא אינדיקטור חשוב להערכת התפוקה היציבה והטהורה של ספק כוח DC. על פי הנוסחה לעיל, ניתן לראות כי יש למדוד את מתח האדוות כדי למצוא את מקדם האדוות.
2 מדידת אדוות אספקת החשמל
מדידה מדויקת של אדוות אספקת החשמל דורשת בדרך כלל שני מכשירים, כלומר עומס אלקטרוני (עומס אלקטרוני) ואוסילוסקופ אחסון דיגיטלי (DSO).
עומסים אלקטרוניים מקלים על התאמת הזרם ומוגדרים בדרך כלל במצב התנגדות קבועה (CR); אוסילוסקופי אחסון דיגיטליים יכולים ללכוד ישירות את כל צורת הגל האדוות, לאחסן, להגביר ולקרוא את ערך האדוות. החלף את קריאת האוסילוסקופ בנוסחה כדי לקבל את מקדם האדוות.
בעת המדידה, עליך לשים לב לשתי הנקודות הבאות (שתי נקודות אלו חשובות במיוחד לדיוק תוצאות המדידה):
(1) יש לנתק את חוט ההארקה של הבדיקה של אוסילוסקופ האחסון הדיגיטלי, ובמקום זאת יש להשתמש בפין קפיץ ההארקה במכלול הבדיקה. זה יכול למנוע מלולאות הארקה להתחברות לרעש EMI, מה שהופך את תוצאות המדידה לא מדויקות.
חוט ההארקה של הגשושית ארוך מדי ושטח הלולאה גדול מדי, יוצר אנטנת קליטה וגורם לחיבור של עומס בתדר גבוה או רעש EMI לתוך האות הנמדד.
(2) אוסילוסקופ האחסון הדיגיטלי עצמו צריך להתאים את ההגדרות שלו.
אוסילוסקופ האחסון הדיגיטלי צריך להיות מקורקע היטב כדי לסנן עוד יותר את הרעש שנוסף מקצה ספק הכוח; השתמש בצימוד AC של אוסילוסקופ האחסון הדיגיטלי כדי לחסום DC, מה שהופך את מבחן האדווה ליותר אינטואיטיבי ומדויק;
בדיקת אדוות כללית מחייבת את הגבלה של התדר מתחת ל-20MHz, ולכן אוסילוסקופ האחסון הדיגיטלי צריך לפתוח את מגבלת רוחב הפס של 20MHz כדי לבודד רעש בתדר גבוה.
3 שיטות לדיכוי אדוות אספקת החשמל
כדי לדכא את האדוות של מתח המוצא של ספק כוח מוסדר, ארבע השיטות הבאות מאומצות בדרך כלל: שיטת סינון RLC, שיטת סינון מצב נפוץ, שיטת סינון טבעת מגנטית פריט ושילוב של שלוש השיטות.
מעגל המסנן שמדכא אדוות אספקת החשמל DC-DC מודגם באמצעות אימות ניסיוני. בניסוי האימות, נבחר ספק כוח 100W DC-DC, כניסת 48V, פלט 5V, דגם SD-100C-5 מ-Meanwell.
אוסילוסקופ האחסון הדיגיטלי בוחר ב-GDS-1072B של GWINSTEK, עם רוחב פס של 70MHz, קצב דגימה של 1GSa/s ועומק אחסון של 10M לערוץ.
העומס האלקטרוני הוא PEL{{0}} מבית GWINSTEK, עם טווח מתח של 1.5V~150V, טווח זרם של 0~35A והספק של 175W.
לפי חישוב זה, הזרם במעגל הוא 20A. איור 3 מציג את דיאגרמת בלוק החיבור של בדיקת אדוות אספקת החשמל.
על מנת להפוך את ההשפעה של דיכוי אדוות אספקת החשמל ליותר אינטואיטיבית וברורה, ראשית קצר את מעגל הסינון של SD-100C-5 ומדוד את האדוות של מתח המוצא שלו. מכאן, ניתן לראות כי אדוות אספקת הכוח היא כ-85.6mVpp והערך האפקטיבי הוא 48.2mVrms.
