switching power ripple သည် ရှောင်လွှဲ၍မရပါ။ကျွန်ုပ်တို့၏ အဆုံးစွန်သောရည်ရွယ်ချက်မှာ အထွက်နှုန်းကို ခံနိုင်ရည်ရှိသောအဆင့်သို့ လျှော့ချရန်ဖြစ်သည်။ဤရည်ရွယ်ချက်အောင်မြင်ရန် အခြေခံအကျဆုံးဖြေရှင်းချက်မှာ လှိုင်းပုတ်ခြင်းမျိုးဆက်များကို ရှောင်ရှားရန်ဖြစ်သည်။ပထမအချက်အနေနှင့် အကြောင်းတရား။
SWITCH ၏ ခလုတ်ဖြင့်၊ inductance L မှ လျှပ်စီးကြောင်းသည် output current ၏ တရားဝင်တန်ဖိုးတွင် အတက်အဆင်း အပြောင်းအလဲရှိသည်။ထို့ကြောင့်၊ output အဆုံးတွင် Switch ကဲ့သို့ ကြိမ်နှုန်းတူညီသည့် ripple တစ်ခုလည်း ရှိလိမ့်မည်။ယေဘူယျအားဖြင့်၊ riber ၏ ripples များသည် output capacitor နှင့် ESR တို့၏ စွမ်းဆောင်ရည်နှင့် ဆက်စပ်နေသည့် ဤအရာကို ရည်ညွှန်းသည်။ဤလှိုင်းကြိမ်နှုန်းသည် ဆယ်ဂဏန်းမှရာနှင့်ချီသော kHz အကွာအဝေးရှိသော switching power supply နှင့် တူညီပါသည်။
ထို့အပြင်၊ Switch သည် ယေဘုယျအားဖြင့် bipolar transistors သို့မဟုတ် MOSFETs ကိုအသုံးပြုသည်။ဘယ်ဟာပဲဖြစ်ဖြစ်၊ ပွင့်ပြီးသေတဲ့အခါ အတက်အဆင်း လျော့သွားပါလိမ့်မယ်။ဤအချိန်တွင်၊ Switch မြင့်တက်လာသည့်အချိန်၊ သို့မဟုတ် အကြိမ်အနည်းငယ်နှင့် ယေဘုယျအားဖြင့် ဆယ်ဂဏန်း MHz ကဲ့သို့ တိုးမြှင့်ချိန်နှင့် တူညီသော ဆားကစ်တွင် ဆူညံသံမရှိပေ။အလားတူပင်၊ Diode D သည် ပြောင်းပြန်ပြန်လည်ရယူခြင်းတွင်ရှိသည်။ညီမျှသော ဆားကစ်သည် ပဲ့တင်ထပ်ခြင်းကို ဖြစ်စေမည့် ခုခံမှု ခံနိုင်ရည်အား နှင့် လျှပ်ကူးပစ္စည်း စီးရီးများ ဖြစ်ပြီး ဆူညံသံ ကြိမ်နှုန်းမှာ ဆယ်ဂဏန်း MHz ဖြစ်သည်။ဤဆူညံသံနှစ်ခုကို ယေဘူယျအားဖြင့် high -frequency noise ဟုခေါ်ပြီး amplitude သည် များသောအားဖြင့် ripple ထက် များစွာပိုကြီးသည်။
၎င်းသည် AC/DC converter ဖြစ်ပါက၊ အထက်ပါ ripples (ဆူညံသံ) များအပြင် AC ဆူညံသံများလည်း ရှိပါသည်။ကြိမ်နှုန်းသည် 50-60Hz ခန့် input AC power supply ၏ ကြိမ်နှုန်းဖြစ်သည်။switching power supply အများအပြား၏ power device သည် ညီမျှသော capacitance ကိုထုတ်ပေးသည့် shell ကိုရေတိုင်ကီအဖြစ်အသုံးပြုသောကြောင့် co-mode noise လည်းရှိပါသည်။
switching power ripples တိုင်းတာခြင်း။
အခြေခံလိုအပ်ချက်များ-
oscilloscope AC နှင့်ချိတ်ဆက်ခြင်း။
20MHz bandwidth ကန့်သတ်ချက်
ပလပ်ပေါက်၏ မြေစိုက်ကြိုးကို ဖြုတ်ပါ။
1.AC coupling သည် superposition DC ဗို့အားကို ဖယ်ရှားပြီး တိကျသော လှိုင်းပုံစံကို ရယူရန် ဖြစ်သည်။
2. 20MHz bandwidth ကန့်သတ်ချက်ကို ဖွင့်ခြင်းသည် မြင့်မားသော ကြိမ်နှုန်းဆူညံသံများ၏ အနှောင့်အယှက်ကို တားဆီးရန်နှင့် အမှားအယွင်းကို ကာကွယ်ရန်ဖြစ်သည်။မြင့်မားသော ကြိမ်နှုန်းဖွဲ့စည်းမှု၏ လွှဲခွင်သည် ကြီးမားသောကြောင့် တိုင်းတာသည့်အခါ ၎င်းကို ဖယ်ရှားသင့်သည်။
3. oscilloscope probe ၏ မြေပြင်ကလစ်ကို ဖြုတ်ပြီး အနှောင့်အယှက်များကို လျှော့ချရန် မြေပြင်တိုင်းတာခြင်း တိုင်းတာမှုကို အသုံးပြုပါ။ဌာနအတော်များများတွင် မြေပြင်ကွင်းများ မရှိပါ။သို့သော် အရည်အချင်းပြည့်မီခြင်း ရှိ၊မရှိကို စီရင်သည့်အခါ ဤအချက်ကို ထည့်သွင်းစဉ်းစားပါ။
အခြားအချက်မှာ 50Ω terminal ကိုအသုံးပြုရန်ဖြစ်သည်။oscilloscope ၏အချက်အလက်များအရ၊ 50Ω module သည် DC အစိတ်အပိုင်းကိုဖယ်ရှားပြီး AC အစိတ်အပိုင်းကိုတိကျစွာတိုင်းတာရန်ဖြစ်သည်။သို့သော် ထိုသို့သော အထူးစုံစမ်းစစ်ဆေးသည့် oscilloscope အနည်းငယ်သာရှိသည်။ကိစ္စအများစုတွင်၊ 100kΩ မှ 10MΩ မှ probes များကို အသုံးပြုပြီး ယာယီအားဖြင့် မရှင်းမလင်းဖြစ်နေသည်။
အထက်ပါအချက်များသည် switching ripple ကိုတိုင်းတာရာတွင် အခြေခံသတိထားချက်များဖြစ်သည်။oscilloscope probe သည် output point နှင့် တိုက်ရိုက်မထိတွေ့ပါက၊ ၎င်းကို twisted line သို့မဟုတ် 50Ω coaxial cable များဖြင့် တိုင်းတာသင့်သည်။
ကြိမ်နှုန်းမြင့်ဆူညံသံကို တိုင်းတာသောအခါတွင်၊ oscilloscope ၏အပြည့်အ၀သည် ယေဘုယျအားဖြင့် ရာနှင့်ချီသော mega မှ GHz အဆင့်အထိဖြစ်သည်။တခြားဟာတွေက အပေါ်ကလိုပဲ။ကွဲပြားခြားနားသောကုမ္ပဏီများတွင် မတူညီသော စမ်းသပ်မှုနည်းလမ်းများ ရှိကောင်းရှိနိုင်သည်။နောက်ဆုံးခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုတွင်၊ သင်သည်သင်၏စမ်းသပ်မှုရလဒ်များကိုသိရပါမည်။
oscilloscope အကြောင်း-
အချို့သော ဒစ်ဂျစ်တယ် oscilloscope သည် အနှောင့်အယှက်များနှင့် သိုလှောင်မှုအတိမ်အနက်ကြောင့် လှိုင်းများကို မှန်ကန်စွာ တိုင်းတာ၍မရပါ။ဤအချိန်တွင် oscilloscope ကိုအစားထိုးသင့်သည်။တခါတရံတွင် တူညီသော oscilloscope ၏ bandwidth သည် ဆယ်ဂဏန်းမျှသာ ရှိသော်လည်း၊ စွမ်းဆောင်ရည်သည် digital oscilloscope ထက် ပိုကောင်းပါသည်။
ပါဝါလှိုင်းများ ကူးပြောင်းခြင်းကို တားမြစ်ခြင်း။
လှိုင်းများကို ကူးပြောင်းခြင်းအတွက်၊ သီအိုရီနှင့် အမှန်တကယ်တည်ရှိသည်။နှိမ်နင်းရန် သို့မဟုတ် လျှော့ချရန် နည်းလမ်းသုံးမျိုးရှိသည်။
1. inductance နှင့် output capacitor filtering ကို တိုးမြှင့်ပါ။
switching power supply ၏ဖော်မြူလာအရ၊ inductive inductance ၏ လက်ရှိအတက်အကျအရွယ်အစားနှင့် inductance တန်ဖိုးသည် ပြောင်းပြန်အချိုးကျလာပြီး output ripples နှင့် output capacitors တို့သည် ပြောင်းပြန်အချိုးကျပါသည်။ထို့ကြောင့်၊ လျှပ်စစ်နှင့်အထွက် capacitors တိုးမြှင့်ခြင်းသည် လှိုင်းဂယက်များကို လျှော့ချနိုင်သည်။
အထက်ဖော်ပြပါပုံသည် switching power supply inductor L မှ လက်ရှိလှိုင်းပုံစံဖြစ်သည်။ ၎င်း၏ ripple current △ i ကို အောက်ပါဖော်မြူလာမှ တွက်ချက်နိုင်ပါသည်။
L တန်ဖိုး တိုးလာခြင်း သို့မဟုတ် switching frequency တိုးလာခြင်းသည် inductance တွင် လက်ရှိ အတက်အကျများကို လျှော့ချနိုင်သည်ကို တွေ့နိုင်ပါသည်။
အလားတူပင်၊ အထွက်လှိုင်းများနှင့် အထွက်စွမ်းရည်မြှင့်စက်များကြား ဆက်ဆံရေး- VRIPPLE = IMAX/(CO × F)။output capacitor တန်ဖိုးကို တိုးမြှင့်ခြင်းသည် ripple ကို လျှော့ချနိုင်သည်ကို တွေ့ရှိရပေသည်။
သာမာန်နည်းလမ်းမှာ ကြီးမားသောစွမ်းရည်၏ရည်ရွယ်ချက်ကိုရရှိရန် output capacitance အတွက် အလူမီနီယံ electrolytic capacitors ကိုအသုံးပြုရန်ဖြစ်သည်။သို့သော်၊ ကြိမ်နှုန်းမြင့်သော ဆူညံသံများကို နှိမ်နင်းရာတွင် electrolytic capacitors များသည် အလွန်ထိရောက်မှု မရှိသည့်အပြင် ESR သည် အတော်လေး ကြီးမားသောကြောင့် အလူမီနီယမ် အီလက်ထရွန်းနစ် ကာပတ်စီတာများ မရှိခြင်းအတွက် ၎င်းဘေးရှိ ကြွေထည် ကာပတ်စီတာနှင့် ချိတ်ဆက်ပေးမည်ဖြစ်သည်။
တစ်ချိန်တည်းမှာပင်၊ ပါဝါထောက်ပံ့မှုအလုပ်လုပ်နေသောအခါ၊ input terminal ၏ဗို့အား VIN သည်မပြောင်းလဲသော်လည်း switch နှင့်အတူလက်ရှိပြောင်းလဲသွားသည်။ဤအချိန်တွင်၊ input power supply သည် အများအားဖြင့် လက်ရှိ input terminal အနီး (ဥပမာတစ်ခုအနေဖြင့် buck type ကိုယူပြီး Switch နှင့်နီးသည်) နှင့် capacitance ကို ပံ့ပိုးပေးရန်အတွက် capacitance ကို ယခုအချိန်တွင် ချိတ်ဆက်ပေးပါသည်။
ဤတန်ပြန်အတိုင်းအတာကိုအသုံးပြုပြီးနောက်၊ Buck switch power supply ကိုအောက်ပါပုံတွင်ပြထားသည်။
အထက်ဖော်ပြပါ နည်းလမ်းသည် လှိုင်းဂယက်များကို လျှော့ချရန် ကန့်သတ်ထားသည်။ထုထည်ကန့်သတ်ချက်ကြောင့်၊ inductance သည် အလွန်ကြီးမားမည်မဟုတ်ပါ။output capacitor သည် အတိုင်းအတာတစ်ခုအထိ တိုးလာပြီး၊ လှိုင်းများကို လျှော့ချရာတွင် သိသာထင်ရှားသော သက်ရောက်မှုမရှိပါ။switching frequency တိုးလာတာက switch loss ကို တိုးလာလိမ့်မယ်။ဒါကြောင့် လိုအပ်ချက်တွေ တင်းကျပ်လာတဲ့အခါ ဒီနည်းလမ်းက သိပ်မကောင်းပါဘူး။
switching power supply ၏အခြေခံမူများအတွက်၊ switching power design manuals အမျိုးအစားအမျိုးမျိုးကို ကိုးကားနိုင်ပါသည်။
2. အဆင့်နှစ်ဆင့်စီစစ်ခြင်းသည် ပထမအဆင့် LC စစ်ထုတ်မှုများကို ထည့်ရန်ဖြစ်သည်။
Noise ripple ပေါ်ရှိ LC filter ၏ inhibitory effect သည် အတော်လေး သိသာသည်။ဖယ်ရှားရမည့် လှိုင်းကြိမ်နှုန်းအရ၊ filter circuit ကိုဖွဲ့စည်းရန် သင့်လျော်သော inductor capacitor ကိုရွေးချယ်ပါ။ယေဘူယျအားဖြင့် လှိုင်းပုတ်ခြင်းကို ကောင်းစွာ လျှော့ချနိုင်သည်။ဤကိစ္စတွင်၊ သင်သည် တုံ့ပြန်မှုဗို့အား၏ နမူနာအမှတ်ကို ထည့်သွင်းစဉ်းစားရန် လိုအပ်သည်။(အောက်ပါပုံအတိုင်း)
နမူနာအမှတ်ကို LC စစ်ထုတ်မှု (PA) မတိုင်မီ ရွေးချယ်ထားပြီး အထွက်ဗို့အား လျှော့ချမည်ဖြစ်သည်။မည်သည့် inductance တွင်မဆို DC ခံနိုင်ရည်ရှိသောကြောင့်၊ လက်ရှိ output သည် inductance တွင် ဗို့အားကျဆင်းသွားမည်ဖြစ်ပြီး power supply ၏ output voltage ကျဆင်းသွားမည်ဖြစ်သည်။ဤဗို့အားကျဆင်းမှုသည် output current ဖြင့် ပြောင်းလဲပါသည်။
နမူနာအမှတ်ကို LC filter (PB) ပြီးနောက် ရွေးချယ်ထားသောကြောင့် အထွက်ဗို့အားသည် ကျွန်ုပ်တို့လိုချင်သော ဗို့အားဖြစ်သည်။သို့သော်၊ လျှပ်စစ်ဓာတ်အားစနစ်အတွင်းတွင် inductance နှင့် capacitor ကိုထည့်သွင်းထားပြီး၊ စနစ်မတည်ငြိမ်မှုကိုဖြစ်စေနိုင်သည်။
3. switching power supply ၏ output ပြီးနောက် LDO filtering ကိုချိတ်ဆက်ပါ။
ဤသည်မှာ လှိုင်းပုတ်ခြင်းနှင့် ဆူညံသံများကို လျှော့ချရန် အထိရောက်ဆုံးနည်းလမ်းဖြစ်သည်။အထွက်ဗို့အားသည် အဆက်မပြတ်ဖြစ်ပြီး မူလတုံ့ပြန်ချက်စနစ်ကို ပြောင်းလဲရန် မလိုအပ်သော်လည်း ကုန်ကျစရိတ်အသက်သာဆုံးနှင့် ပါဝါသုံးစွဲမှု အများဆုံးလည်းဖြစ်သည်။
မည်သည့် LDO မဆို ညွှန်ပြချက်တစ်ခုရှိသည်- ဆူညံသံကို နှိမ်နှင်းမှုအချိုး။၎င်းသည် အောက်ဖော်ပြပါပုံတွင်ပြထားသည့်အတိုင်း ကြိမ်နှုန်း-DB မျဉ်းကွေးဖြစ်ပြီး LT3024 LT3024 ၏မျဉ်းကွေးဖြစ်သည်။
LDO ပြီးနောက်၊ switching ripple သည် ယေဘုယျအားဖြင့် 10mV အောက်ဖြစ်သည်။အောက်ဖော်ပြပါပုံသည် LDO မတိုင်မီနှင့် ပြီးနောက် လှိုင်းပုတ်ခြင်း နှိုင်းယှဉ်ချက်ဖြစ်သည်။
အထက်ပါပုံ၏မျဉ်းကွေးနှင့် ဘယ်ဘက်ရှိ လှိုင်းပုံသဏ္ဍာန်နှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက LDO ၏ inhibitory effect သည် KHz ရာနှင့်ချီသော switching ripples အတွက် အလွန်ကောင်းမွန်ကြောင်း တွေ့နိုင်ပါသည်။သို့သော် မြင့်မားသော ကြိမ်နှုန်းအကွာအဝေးအတွင်း၊ LDO ၏အကျိုးသက်ရောက်မှုသည် စံနမူနာမရှိပေ။
လှိုင်းပုတ်ခြင်းကို လျှော့ချပါ။switching power supply ၏ PCB ဝိုင်ယာကြိုးများသည်လည်း အရေးကြီးပါသည်။မြင့်မားသော-frequency ဆူညံသံများအတွက်၊ မြင့်မားသောကြိမ်နှုန်း၏ကြီးမားသောကြိမ်နှုန်းကြောင့်၊ ပို့စ်-stage filtering သည်အချို့သောအကျိုးသက်ရောက်မှုရှိသော်လည်းအကျိုးသက်ရောက်မှုသည်ထင်ရှားသည်။ဒီကိစ္စမှာ အထူးလေ့လာမှုတွေရှိတယ်။ရိုးရှင်းသောချဉ်းကပ်မှုမှာ diode နှင့် capacitance C သို့မဟုတ် RC တွင်ရှိရန်၊ သို့မဟုတ် inductance ကိုစီးရီးတွင်ချိတ်ဆက်ရန်ဖြစ်သည်။
အထက်ပါပုံသည် အမှန်တကယ် diode ၏ တူညီသော circuit တစ်ခုဖြစ်သည်။Diode သည် မြန်နှုန်းမြင့်သောအခါ၊ parasitic parameters များကို ထည့်သွင်းစဉ်းစားရပါမည်။Diode ၏ပြောင်းပြန်ပြန်လည်ရယူစဉ်တွင်၊ ညီမျှသော inductance နှင့် equivalent capacitance သည် RC oscillator ဖြစ်လာပြီး မြင့်မားသော-frequency oscillation ကိုထုတ်ပေးသည်။ဤမြင့်မားသော ကြိမ်နှုန်းတုန်ခါမှုကို ဖိနှိပ်ရန်အတွက်၊ diode ၏အစွန်းနှစ်ဖက်တွင် capacitance C သို့မဟုတ် RC ကြားခံကွန်ရက်ကို ချိတ်ဆက်ရန် လိုအပ်သည်။ခုခံအားမှာ ယေဘူယျအားဖြင့် 10Ω-100 ω ဖြစ်ပြီး capacitance သည် 4.7PF-2.2NF ဖြစ်သည်။
diode C သို့မဟုတ် RC ပေါ်ရှိ capacitance C သို့မဟုတ် RC ကို ထပ်ခါတလဲလဲ စမ်းသပ်ခြင်းဖြင့် ဆုံးဖြတ်နိုင်ပါသည်။မှန်ကန်စွာ မရွေးချယ်ပါက၊ ၎င်းသည် ပိုမိုပြင်းထန်သော တုန်လှုပ်ခြင်းကို ဖြစ်စေသည်။
တင်ချိန်- ဇူလိုင်-၀၈-၂၀၂၃