스위칭 전원 공급 장치의 리플을 방지하는 방법
스위치의 SWITCH에 따라 인덕터 L의 전류도 출력 전류의 유효 값을 위아래로 변동합니다. 따라서 SWITCH와 동일한 주파수의 출력에도 리플이 발생하게 되는데, 이를 일반적으로 리플이라고 합니다. 이는 출력 커패시터의 용량 및 ESR과 관련이 있습니다.
스위칭 전원 리플의 발생을 억제하는 방법, 스위칭 전원 리플의 발생 우리의 목적은 출력 리플을 허용 가능한 수준으로 줄이는 것이며, 이 목표에 대한 근본적인 해결책은 다음과 같습니다.
스위칭 전원 공급 장치의 리플 발생
우리의 목표는 출력 리플을 허용 가능한 수준으로 줄이는 것입니다. 이 목표를 위한 가장 근본적인 해결책은 리플의 발생을 최대한 피하는 것입니다. 먼저, 스위칭 전원 공급 장치의 리플(ripple) 유형과 원인을 명확히 해야 합니다.
스위치의 SWITCH에 따라 인덕터 L의 전류도 출력 전류의 유효 값을 위아래로 변동합니다. 따라서 SWITCH와 동일한 주파수의 출력에도 리플이 발생하게 되는데, 이를 일반적으로 리플이라고 합니다. 이는 출력 커패시터의 용량 및 ESR과 관련이 있습니다. 이 리플의 주파수는 스위칭 전원의 주파수와 동일하며 수십~수백 KHz이다.
또한, SWITCH는 일반적으로 바이폴라 트랜지스터나 MOSFET을 선택하는데, 어느 쪽이든 켜고 끌 때 상승 시간과 하강 시간이 있습니다. 이때 회로에는 SWITCH의 상승 및 하강 시간과 동일한 주파수 또는 홀수 주파수 곱셈, 일반적으로 수십 MHz의 노이즈가 발생하게 됩니다. 마찬가지로 역회복 순간 다이오드 D의 등가 회로는 저항, 커패시턴스, 인덕턴스가 직렬로 연결되어 공진을 일으키고 잡음 주파수는 수십 MHz가 됩니다. 이 두 종류의 노이즈를 일반적으로 고주파 노이즈라고 하며 진폭은 일반적으로 리플보다 훨씬 큽니다.
AC/DC 컨버터라면 위의 두 가지 리플(노이즈) 외에 AC 노이즈가 있는데, 주파수는 입력 AC 전원의 주파수로 50~60Hz 정도이다. 쉘을 라디에이터로 사용하는 스위칭 전원 공급 장치의 많은 전원 장치에서 생성되는 등가 정전 용량으로 인해 발생하는 일종의 공통 모드 노이즈도 있습니다. 나는 자동차 전자 연구 개발에 종사하고 있기 때문에 후자의 두 종류의 소음과 거의 접촉하지 않으므로 당분간 고려하지 않겠습니다.
스위칭 전원의 리플 측정
기본 요구 사항: 오실로스코프 AC 커플링, 20MHz 대역폭 제한을 사용하고 프로브 접지선을 분리합니다.
1, AC 커플링은 중첩된 DC 전압을 제거하고 올바른 파형을 얻는 것입니다.
2. 20MHz 대역폭 제한을 개방하는 것은 고주파 노이즈의 간섭을 방지하고 측정 오류를 방지한 결과입니다. 고주파 성분은 진폭이 크므로 측정 시 제거해야 합니다.
3. 간섭을 줄이기 위해 오실로스코프 프로브의 접지 클램프를 뽑고 접지 링을 사용하여 측정합니다. 많은 부품에는 접지 링이 없으므로 오류가 허용되는 경우 프로브의 접지 클램프를 사용하여 직접 측정할 수 있습니다. 그러나 적격 여부를 판단할 때 이 요소를 고려해야 합니다.
또 다른 포인트는 50Ω 단자를 사용하는 것입니다. Yokogawa 오실로스코프의 정보에 따르면 50Ω 모듈은 DC 구성 요소를 제거하고 AC 구성 요소를 측정합니다. 그러나 이런 종류의 특수 프로브를 장착한 오실로스코프는 거의 없으며, 대부분의 경우 100KΩ~10MΩ의 표준 프로브를 사용하여 측정하므로 그 영향은 당분간 명확하지 않습니다.
위 내용은 스위치 리플 측정 시 기본적인 주의 사항입니다. 오실로스코프 프로브가 출력 포인트와 직접 접촉하지 않는 경우 연선 또는 50Ω 동축 케이블을 사용하여 측정해야 합니다.
고주파 노이즈를 측정할 때에는 오실로스코프의 전통과대역(all-pass band)을 사용하는데, 일반적으로 수백 메가바이트에서 GHz 수준이다. 그 외는 위와 동일합니다. 어쩌면 회사마다 테스트 방법이 다를 수도 있습니다. 최종 분석에서는 테스트 결과를 명확하게 설명하세요. 고객에게 인정받으세요.
오실로스코프 정보:
일부 디지털 오실로스코프는 간섭 및 저장 깊이로 인해 리플을 정확하게 측정할 수 없습니다. 이때 오실로스코프를 교체해야 합니다. 이런 점에서 기존 아날로그 오실로스코프의 대역폭은 수십 메가바이트에 불과하지만 성능은 디지털 오실로스코프보다 뛰어납니다.
