Mistä syistä säädetyn virtalähteen aaltoilu ja melu johtuu?
Hakkuriteholähteen lähtö ei ole puhdasta tasajännitettä, vaan siinä on AC-komponentteja, jotka johtuvat aaltoilusta ja kohinasta. Ripple on ulostulon tasajännitteen vaihtelu, joka liittyy hakkuriteholähteen kytkentätoimintoon. Jokaisen päälle- ja poiskytkentäprosessin aikana sähköenergiaa "pumppataan" tulopäästä lähtöpäähän muodostaen lataus- ja purkausprosessin, mikä johtaa vaihteluihin lähtöjännitteessä, ja vaihtelutaajuus on sama kuin kytkentätaajuutta. Aaltoilujännite on huipusta huippuun -arvo aaltoilun huipun ja aallonpohjan välillä, ja sen koko liittyy hakkuriteholähteen tulokondensaattorin ja lähtökondensaattorin kapasiteettiin ja laatuun.
Melulle on kaksi syytä, joista toinen on itse hakkuriteholähteen aiheuttama; toinen on ulkoisen sähkömagneettisen kentän häiriö (EMI), joka voi päästä hakkuriteholähteeseen säteilyn kautta tai syöttää kytkentävirtalähdettä voimajohdon kautta.
Itse hakkuriteholähteen tuottama kohina on suurtaajuista pulssijonoa, joka aiheutuu kytkimen päälle- ja poiskytkennän hetkellä tapahtuvista terävistä pulsseista ja jota kutsutaan myös kytkentäkohinaksi. Kohinapurskeen taajuus on paljon suurempi kuin kytkentätaajuus, ja kohinajännite on sen huipusta huippuun -arvo. Kohinajännitteen amplitudi liittyy suurelta osin hakkuriteholähteen topologiaan, piirin loistilaan ja piirilevyn suunnitteluun.
Aaltoilu- ja kohinan aaltomuodot voidaan nähdä oskilloskoopilla, kuten kuvassa 1. Aaltoilun taajuus on sama kuin kytkentäputkessa ja kohinan taajuus on kaksi kertaa kytkentäputken taajuus. Aaltoilujännitteen huipusta huippuun -arvon ja kohinajännitteen huipusta huippuun -arvon summa on aaltoilu- ja kohinajännite, ja sen yksikkö on mVp-p.
Aaltoilun ja melun mittausmenetelmät
Aaltoilu- ja kohinajännite ovat yksi hakkuriteholähteiden tärkeimmistä suorituskykyparametreista, joten niiden tarkka mittaaminen on erittäin tärkeä kysymys. Tällä hetkellä aaltoilu- ja kohinajännitteen mittausmenetelmänä on käyttää laajakaistaoskilloskooppia, jolla voidaan mitata tarkasti aaltoilu- ja kohinajännitearvot.
Hakkuriteholähteiden laajan valikoiman vuoksi (eri topologioilla, toimintataajuuksilla, lähtöteholla, erilaisilla teknisillä vaatimuksilla jne.) jokainen valmistaja käyttää oskilloskooppimittausmenetelmää. Kaikilla mittauksilla on omat standardinsa, nimittäin yritysstandardit.
Kuvassa 2 on oskilloskoopilla aaltoilun ja kohinan mittauslaitteen lohkokaavio. Se koostuu testatusta hakkuriteholähteestä, kuormasta, oskilloskoopista ja mittausliitännästä. Joissakin mittalaitteissa hitsataan myös komponentteja, kuten induktanssi tai kapasitanssi ja vastus.
