3 moduri de a reduce designul electronic al zgomotului alimentării cu energie electrică
Scoateți zgomotul din sursa de alimentare cu ajutorul unei abordări cu mai multe brațe. Filtrele, ocolirea și post-reglementarea pot contribui la atingerea acestui obiectiv.
Zgomotul este o problemă constantă în proiectarea sursei de alimentare. În timp ce există limite FCC privind interferența electromagnetică (EMI) care radiază în aer, precum și zgomotul condus pe care proiectul dvs. îl injectează înapoi în intrarea sa, prima dvs. problemă de zgomot este de a reduce zgomotul suficient de scăzut în ieșirile dvs.
Ripple și zgomot
Unii ingineri fac o distincție între ondularea de ieșire și zgomotul de ieșire. Ambele fenomene sunt un semnal nedorit suprapus pe ieșirea de curent continuu pură dorită (Fig. 1). Sursa de ondulare este frecvența periodică de intrare, precum și frecvența de comutare a cipului de control. O sursă de curent alternativ va avea o frecvență de intrare de 50, 60 sau poate de 400 Hz. Indiferent cât de bun este cipul de comutare pe care îl utilizați, o mică parte din această frecvență va sângera în circuitul de comutare.
1. În sensul cel mai general, zgomotul alimentării cu energie electrică este combinația de undă periodică nedorită și vârfuri combinate cu zgomot aleatoriu de la dispozitive sau surse externe. (Amabilitatea Element14/Newark)
Cantitatea de undă indicată de intrare va fi guvernată de regulamentul liniei de proiectare. Acesta este un concept similar cu raportul de respingere a sursei de alimentare (PSRR) - cât de mult din semnalul de intrare pe care un regulator liniar îl lasă să treacă la ieșire. Nu este doar o funcție a cipului de control la fel de mult ca funcționarea întregului circuit.
Un PSRR de 60 dB înseamnă că orice abatere la intrare va fi atenuată cu 1000 la ieșire. O modalitate principală de a îmbunătăți reglarea liniei este de a crește câștigul circuitului de control. Cu cât câștigul buclei de control este mai mare, cu atât este mai mică eroarea la ieșire; ripple-ul de intrare este doar o altă eroare care trebuie tratată de buclă. Puteți utiliza, de asemenea, condensatori de intrare mai mari, care vor reduce ondularea pe magistrala de intrare DC, astfel încât PSRR al buclei de control se va aplica la o abatere mai mică.
Deasupra oricărei ondulații inerente în ieșire va fi zgomot aleatoriu generat de referința tensiunii cipului de control și de toate celelalte surse de zgomot termic, de împușcare și pâlpâire. Există trei moduri comune de a face față acestui zgomot, care de multe ori ajută și la ondulare:
Filtrare
Puteți utiliza un filtru pentru a elimina zgomotul de la o sursă de alimentare la fel cum utilizați filtre pentru a elimina zgomotul de la un semnal. Într-adevăr, puteți lua în considerare condensatorii de ieșire ca parte a unui filtru care reacționează împotriva impedanței de ieșire a circuitului de alimentare. Creșterea valorii capacității de ieșire va reduce zgomotul.
Rețineți că condensatoarele au atât o rezistență de serie echivalentă (ESR), cât și o inductanță de serie echivalentă (ESL) (Fig. 2). Selectarea condensatoarelor cu ESR și ESL mai mici va reduce zgomotul, dar aveți grijă, unele circuite de alimentare utilizează ESR pentru a furniza semnalul de eroare pentru feedback. Dacă îl reduceți radical, să zicem, prin înlocuirea condensatoarelor electrolitice cu cele din ceramică, este posibil să vă faceți alimentarea instabilă.
2. Condensatoarele au multe elemente rătăcite, așa cum se arată în acest circuit echivalent Spice. Lser și Rser din această schemă reprezintă inductanța în serie echivalentă (ESL) și rezistența în serie echivalentă (ESR). Elementele Cpar, Rpar și RLshunt sunt de obicei neglijabile în majoritatea aplicațiilor de circuite. (Amabilitatea LTWiki.org)
În plus față de capacitatea naturală de ieșire a sursei de alimentare, puteți adăuga un inductor de serie și un alt condensator de filtrare pentru a reduce și mai mult zgomotul de ieșire (Fig. 3). Inductorul trece curent continuu cu pierderi neglijabile, oferind în același timp o impedanță de înaltă frecvență pe care condensatorul o poate reacționa pentru a filtra zgomotul. În esență, creșteți impedanța de ieșire de înaltă frecvență a alimentării, astfel încât să o puteți filtra mai eficient cu condensatori mai mici.