. : New eShop! - Mobilní verze - Pandatron.cz - Pandatron.sk - Diskuzní fórum - Zakázkový vývoj : .
 
Power tipy VI - Správné měření napájecího zdroje
13. srpna 2010 - 8:21 | Robert Kollman | Power tipy VI - Správné měření napájecího zdroje | Komentářů: 5  

Power tipy VI - Správné měření napájecího zdroje

Kapitola se zabývá správným postupem při měření na napájecím zdroji. Součástí článku jsou i příklady nesprávného a správného uspořádání zdroje a měřicího přístroje.

Správné měření na napájecím zdroji bývá obvykle samostatnou kapitolou. Obrázek 1 ukazuje amatérský příklad měření osciloskopem, kdy je samozřejmě vše špatně. Hned první chybou je použití sondy s dlouhým zemním vodičem. Druhou chybou je vytvoření smyčky mezi sondou, zemním vedením v okolí transformátoru a spínacím prvkem. Poslední chybou je poté možnost vzniku další kmitočtově závislé indukčnosti mezi sondou a výstupním kondenzátorem. Výsledkem uvedených chyb je změřený průběh, obsahující velké množství špiček a značné zvlnění.

Přitom obvykle není velký problém, změřit osciloskopem většinu vysokorychlostních, vysokonapěťových či proudových událostí ve zdroji. Jejich obsahem totiž mohou být velice užitečné informace, pocházející například z magnetického pole výkonového transformátoru, elektrického pole výkonových spínačů či zemních proudů, tekoucích mezi transformátorem a kondenzátory.


Obr. 1: Nesprávný způsob měření napájecího zdroje je původcem zkreslených výsledků.

Podobný průběh lze snadno zlepšit vhodnou technikou měření a správným použitím měřicích přístrojů. Prvním krokem při měření zvlnění by přitom měla být volba vhodné šířky pásma, aby se zabránilo měření vysokofrekvenčního šumu, který tam ve skutečnosti není. Na osciloskopu je třeba nastavit správné limitní pásmo. Druhým krokem je eliminace antény na zemním vodiči sondy. Toho se snadno dosáhne odstraněním "hrotu" sondy a vytvořením jednoduchého hrotu jako na obrázku 2. Zde je s výhodou používán krátký kus drátu, který je jednoduše omotán kolem zemního kontaktu sondy. Jeho cílem je připojení na společnou zem regulátoru při co možná nejnižší indukčnosti, což do značné míry eliminuje vznik neexistujících špiček na měřeném signálu.

Uvedené řešení má však i druhou výhodu, kterou je zkrácení délky samotného hrotu. Tím je omezen vliv vysokého elektromagnetického záření v blízkosti jednotlivých prvků napájecího zdroje, což rovněž stojí za vznikem napěťových špiček v měřeném signálu. Dalším krokem pro zvýšení přesnosti měření je izolování celých napájecích zdrojů, neboť při společné zemi mohou vznikat nežádoucí "zemní" proudy. Ty následně vytvářejí úbytky napětí, které se na měřeném signálu projevují jako vlnění.

Dobrým krokem v boji proti těmto problémům je i pozornost na oblast filtrování a to již při samotném návrhu napájecího zdroje. Jednou z možností je společné vedení kolem feritového jádra, které umožňuje minimalizovat nežádoucí proudy. Feritové jádro tvoří společný režim cívky, na který nemá vliv diferenciální napětí, což pomáhá snížit chybu měření.

Výsledkem všech uvedených doporučení je obrázek 2, který již ukazuje reálnou hodnotu zvlnění napětí. Jedná se přitom o naprosto stejný obvod jako v předchozím případě, měřený však s využitím uvedených doporučení. Jak je z obrázku patrné, vysokofrekvenční šum a špičky jsou nyní prakticky zcela eliminovány a výsledkem je skutečný průběh zvlnění na napájecím zdroji.


Obr. 2: Čtyři jednoduché změny radikálně zlepší výsledek měření

V praxi je možné dosáhnout ještě lepších výsledků měření v případě, kdy systém měření integrujeme přímo do aplikace. V opačném případě měříme prakticky téměř vždy až za nějakou indukčností, nacházející se mezi vlastním zdrojem a zbylou částí systému. Taková indukčnost může mít přitom podobu jen několika mm vedení na desce s plošnými spoji.

Výsledek měření je možné rovněž vylepšit přidáním dalších bypass kondenzátorů, umístěných ideálně co nejblíže čipu. Ty následně vytvoří dolnofrekvenční filtr, který dále omezí vliv vysokofrekvenčního rušení na zvlnění výstupního napětí. Vzhledem k extrémně nízkým indukčnostem vedení na desce s plošnými spoji, pohybujících se kolem 15 nH na délku jednoho palce, je třeba použít kapacitu alespoň 400 uF, aby se dosáhlo zlomové frekvence filtru 400 kHz. V takovém případě bude zajištěno úměrné omezení vlivu vysokofrekvenčního šumu. Při mnohonásobném snížení zlomové frekvence filtru je možné jeho použití i pro výrazné omezení zvlnění výstupu zdroje. Vynalézavý konstruktér by měl být schopen najít způsob, jak toho využít v případě měření.

Měření a osciloskopické průběhy zajistil Brian King ze společnosti Texas Instruments, za což mu děkuji.

V příštím díle seriálu Power Tips se zaměříme na možnosti efektivního napájení výkonových LED.

Autor: Robert Kollman, Texas Instruments







GooglePlus1 FaceBook Twitter del.icio.us DiGG Google StumbleUpon Google Buzz Email RSS PDF Tisk
Příbuzné články:
Power tipy I - Výběr správné pracovní frekvence spínaného zdroje
Power tipy II - Jak omezit vliv rušení zdroje
Power tipy III - Tlumení vstupního filtru - Díl 1 z 2
Power tipy IV - Tlumení vstupního filtru - Díl 2 z 2
Power tipy V - Záporné napětí ze snižujícího regulátoru
Power tipy VI - Správné měření napájecího zdroje
Power tipy VII - Efektivní napájení výkonových LED
Power tipy VIII - Omezení EMI technikou rozprostřeného spektra
Power tipy IX - Odhad nárůstu teploty výkonových součástek
Power tipy X - Přechodová odezva napájecího zdroje
Power tipy XI - Řešení ztrát v obvodu napájení
Power tipy XII - Maximalizování účinnosti napájecího zdroje
Power tipy XIII - Omezte ztráty v jádře indukčnosti
Power tipy XIV - Zdroj topologie SEPIC zajišťuje vyšší účinnost
Power tipy XV - Levný a výkonný budič LED
Power tipy XVI - Tlumení propustného měniče
Power tipy XVII - Komutační obvod u Flyback regulátoru
Power tipy XVIII - Jednoduché zlepšení stability regulátoru
Power tipy XIX - Snadné získání více záporných napětí
Power tipy XX - Parazitní rezonance v napájecím zdroji
Power tipy XXI - Hlídejte RMS proud kondenzátorů
Power tipy XXII - Vyhněte se častým problémům s chybovým zesilovačem
Power tipy XXIII - Zlepšení regulační odezvy zdroje - část 1
Power tipy XXIV - Převod paralelní impedance na sériovou
Power tipy XXV - Zlepšení regulační odezvy zdroje - část 2
Power tipy XXVI - Přenos vysokofrekvenční energie vodičem
Power tipy XXVII - Paralelní řazení napájecích zdrojů
Power tipy XXIIX - Krátkodobé zvýšení teploty v obvodech MOSFET - část 1
Power tipy XXIX - Krátkodobé zvýšení teploty v obvodech MOSFET - část 2
Power tipy XXX - Síťový zdroj s obyčejným obvodem
Power tipy XXXI - Poměr vnitřních odporů v synchronním regulátoru
Power tipy XXXII - Pozor na proudy v regulátorech SEPIC – část 1
Power tipy XXXIII - Pozor na proudy v regulátorech SEPIC – část 2
Power tipy XXXIV - Jednoduchý izolovaný napájecí zdroj
Power tipy XXXV - Omezení parazitní kapacity v transformátorech

Komentáře (5):

Zobrazit starší 30 dnů (5)...

host
5. Dne 02. 11. 2011 v 10:39 zaslal host
Bez titulku
To je přesně ta klasická chyba, kterou dělá každý začátečník a pak se diví. :-D


Název příspěvku: Vaše jméno: host
                 
  Zakázat formátování [Zakáže kódování a nahrazování smajlíky.]
Připojit soubory
reklama:
PU232F - převodník USB-UART, modul
Modul s obvodem CP2102 od Silicon Labs - převodník USB-UART pro vývoj a malosériovou výrobu.
Skladem od 290 Kč

Informace uvedené v článcích jsou platné v době jejich vydání a samotné články jsou určeny pouze jako zdroj informací. Autor článku ani správce webu nenesou žádnou zodpovědnost za případné újmy na majetku a zdraví. Názvy společností a výrobků, loga a další multimediální materiál mohou být ochrannými známkami příslušných společností.
RSS kanály: | |
+420 723 846 377
info@pandatron.cz
Všechna práva vyhrazena | mobilní verze | © Copyright 2000 - 2016 ISSN 1803-6007