¿Cuáles son las razones de la ondulación y el ruido del suministro de energía regulado?
La salida de la fuente de alimentación conmutada no es un voltaje de CC puro, sino que contiene algunos componentes de CA, lo que es causado por ondulaciones y ruido. La ondulación es la fluctuación del voltaje de CC de salida, que está relacionada con la acción de conmutación de la fuente de alimentación conmutada. Durante cada proceso de encendido y apagado, la energía eléctrica se "bombea" desde el extremo de entrada al extremo de salida, formando un proceso de carga y descarga, lo que resulta en fluctuaciones en el voltaje de salida, y la frecuencia de fluctuación es la misma que la frecuencia de cambio. El voltaje de ondulación es el valor pico a pico entre el pico y el valle de la ondulación, y su tamaño está relacionado con la capacidad y calidad del capacitor de entrada y del capacitor de salida de la fuente de alimentación conmutada.
Hay dos razones para el ruido: una es generada por la propia fuente de alimentación conmutada; el otro es la interferencia (EMI) del campo electromagnético externo, que puede ingresar a la fuente de alimentación conmutada a través de radiación o ingresar a la fuente de alimentación conmutada a través de la línea eléctrica.
El ruido generado por la propia fuente de alimentación conmutada es un tren de impulsos de alta frecuencia, que es causado por los impulsos agudos que se producen en el momento en que se enciende y apaga el interruptor, y también se denomina ruido de conmutación. La frecuencia de la ráfaga de ruido es mucho mayor que la frecuencia de conmutación y el voltaje de ruido es su valor pico a pico. La amplitud del voltaje de ruido está relacionada en gran medida con la topología de la fuente de alimentación conmutada, el estado parásito en el circuito y el diseño de la PCB.
Las formas de onda de ondulación y ruido se pueden ver con un osciloscopio, como se muestra en la Figura 1. La frecuencia de la ondulación es la misma que la del tubo de conmutación y la frecuencia del ruido es el doble que la del tubo de conmutación. La suma del valor pico a pico del voltaje de ondulación y el valor pico a pico del voltaje de ruido es el voltaje de ondulación y ruido, y su unidad es mVp-p.
Métodos de medición de ondulación y ruido
La ondulación y el voltaje de ruido son uno de los principales parámetros de rendimiento de las fuentes de alimentación conmutadas, por lo que cómo medirlos con precisión es una cuestión muy importante. En la actualidad, el método para medir el voltaje de ondulación y ruido es utilizar un osciloscopio de banda ancha, que puede medir con precisión los valores de voltaje de ondulación y ruido.
Debido a la gran variedad de fuentes de alimentación conmutadas (con diferentes topologías, frecuencias de funcionamiento, potencia de salida, diferentes requisitos técnicos, etc.), cada fabricante utiliza el método de medición del osciloscopio. Todas las mediciones tienen sus propios estándares, es decir, estándares corporativos.
En la Figura 2 se muestra un diagrama de bloques de un dispositivo para medir la ondulación y el ruido con un osciloscopio. Consta de la fuente de alimentación conmutada probada, la carga, el osciloscopio y la conexión de medición. En algunos dispositivos de medición también se sueldan componentes como la inductancia o capacitancia y la resistencia.
