Le cause delle ondulazioni e del rumore negli alimentatori a commutazione
L'uscita dell'alimentatore a commutazione non è pura tensione CC, ma al suo interno sono presenti alcuni componenti CA causati da ondulazioni e rumore. L'ondulazione è la fluttuazione della tensione CC in uscita, che è correlata all'azione di commutazione dell'alimentatore switching. In ogni processo di apertura e chiusura, l'energia elettrica viene "pompata" dall'estremità di ingresso all'estremità di uscita, formando un processo di carica e scarica, con conseguenti fluttuazioni della tensione di uscita, con una frequenza simile alla frequenza dell'interruttore. La tensione di ondulazione è il valore da picco a picco tra i picchi e le valli dell'ondulazione e la sua dimensione è correlata alla capacità e alla qualità dei condensatori di ingresso e di uscita dell'alimentatore switching.
Esistono due ragioni per la generazione di rumore: una è generata dallo stesso alimentatore switching; Un altro tipo è l'interferenza da campi elettromagnetici esterni (EMI), che possono entrare nell'alimentatore a commutazione attraverso radiazioni o input attraverso linee elettriche.
Il rumore generato dall'alimentatore switching stesso è un treno di impulsi ad alta frequenza causato da impulsi acuti generati al momento della conduzione e dell'interruzione dell'interruttore, noto anche come rumore di commutazione. La frequenza del treno di impulsi di rumore è molto più elevata della frequenza di commutazione e la tensione di rumore è il suo valore da picco a picco. L'ampiezza della tensione di rumore è in gran parte correlata alla topologia dell'alimentatore switching, allo stato parassita nel circuito e al design del PCB.
La forma d'onda dell'ondulazione e del rumore può essere vista utilizzando un oscilloscopio, come mostrato nella Figura 1. La frequenza dell'ondulazione è uguale alla frequenza del tubo dell'interruttore, mentre la frequenza del rumore è doppia rispetto a quella del tubo dell'interruttore. La somma dei valori picco-picco della tensione di ripple e della tensione di rumore costituisce la tensione di ripple e di rumore, espressa in mVp-p.
Metodi di misura dell'ondulazione e del rumore
L'ondulazione e la tensione di rumore sono uno dei principali parametri prestazionali degli alimentatori a commutazione, quindi come misurarli accuratamente è una questione molto importante. Attualmente, il metodo per misurare l'ondulazione e la tensione di rumore utilizza un oscilloscopio a banda larga, che può misurare con precisione i valori di ondulazione e di tensione del rumore.
A causa dell'ampia varietà di alimentatori a commutazione (con diverse topologie, frequenze operative, potenza di uscita e requisiti tecnici), vari produttori utilizzano metodi di misurazione con oscilloscopio e i dispositivi di misurazione non sono completamente gli stessi. Pertanto, ogni fabbrica ha il proprio standard per misurare i diversi alimentatori switch, che rappresenta lo standard aziendale.
Lo schema a blocchi del dispositivo per la misurazione dell'ondulazione e del rumore utilizzando un oscilloscopio è mostrato nella Figura 2. È costituito dall'alimentatore commutato testato, dal carico, dall'oscilloscopio e dal cablaggio di misurazione. Su alcuni dispositivi di misurazione sono saldati anche componenti quali induttori, condensatori e resistori.
