چگونه سطح نویز منبع تغذیه میز DC را کاهش دهیم؟

من به عنوان تامین کننده منابع تغذیه میزهای DC، اهمیت منبع تغذیه کم نویز را در کاربردهای مختلف درک می کنم. نویز در منبع تغذیه میز DC می تواند باعث تداخل در مدارهای الکترونیکی حساس شود که منجر به اندازه گیری های نادرست و عملکرد غیر قابل اعتماد می شود. در این پست وبلاگ، من چند روش موثر برای کاهش سطح نویز منبع تغذیه میز DC را به اشتراک خواهم گذاشت.

آشنایی با منابع نویز در منابع تغذیه میز DC

قبل از اینکه به راه حل ها بپردازیم، ضروری است که بفهمیم نویز در منابع تغذیه میز DC از کجا می آید. چندین منبع رایج نویز وجود دارد:

1. نویز سوئیچینگ: بسیاری از منابع تغذیه میزهای DC مدرن از رگولاتورهای سوئیچینگ برای تبدیل ولتاژ ورودی به ولتاژ خروجی مورد نظر استفاده می کنند. این رگولاتورها با روشن و خاموش کردن سریع جریان کار می کنند که می تواند نویز با فرکانس بالا ایجاد کند.
2. ریپل و نویز در ولتاژ ورودی: اگر ولتاژ ورودی به منبع تغذیه دارای ریپل یا نویز باشد، می توان این ولتاژ را به خروجی منتقل کرد و سطح کلی نویز را افزایش داد.
3. نویز کامپوننت: قطعات الکترونیکی مانند مقاومت ها، خازن ها و ترانزیستورها می توانند در اثر اثرات حرارتی و سایر پدیده های فیزیکی نویز ایجاد کنند.
4. تداخل الکترومغناطیسی (EMI): میدان های الکترومغناطیسی خارجی می توانند به منبع تغذیه متصل شوند و باعث ایجاد نویز شوند. این می تواند از تجهیزات الکتریکی نزدیک، منابع فرکانس رادیویی یا حتی شبکه برق باشد.

استراتژی های کاهش نویز در منابع تغذیه میز DC

1. طرح منبع تغذیه کم نویز را انتخاب کنید

هنگام انتخاب منبع تغذیه میز DC، مدل هایی را انتخاب کنید که با نویز کم طراحی شده اند. مثلا مامنبع تغذیه DC قابل برنامه ریزی N38300 (5kW~180kW)ومنبع تغذیه DC قابل برنامه ریزی N36100 (500/900 وات)برای به حداقل رساندن نویز از طریق طراحی مدار پیشرفته و قطعات با کیفیت بالا مهندسی شده اند. این منابع تغذیه از رگولاتورهای سوئیچینگ کم نویز استفاده می کنند و دارای قابلیت فیلتر عالی برای کاهش نویز سوئیچینگ و ریپل ورودی هستند.

2. از فیلترهای ورودی و خروجی استفاده کنید

• فیلترهای ورودی: نصب فیلتر ورودی می تواند به کاهش موج و نویز ولتاژ ورودی کمک کند. یک فیلتر ورودی با طراحی خوب می تواند صدای فرکانس بالا را از شبکه برق مسدود کرده و از ورود آن به منبع تغذیه جلوگیری کند. این می تواند یک فیلتر LC ساده (القایی-خازن) یا یک فیلتر فعال پیچیده تر باشد.
• فیلترهای خروجی: از فیلترهای خروجی برای صاف کردن ولتاژ خروجی و کاهش نویز باقیمانده استفاده می شود. خازن ها معمولا به عنوان فیلتر خروجی استفاده می شوند. برای نویز فرکانس پایین، خازن های الکترولیتی می توانند موثر باشند، در حالی که خازن های سرامیکی برای نویز با فرکانس بالا بهتر هستند. در برخی موارد ممکن است از ترکیبی از انواع مختلف خازن ها برای دستیابی به بهترین نتایج استفاده شود. مثلا مامنبع تغذیه دوطرفه DC N35500 (14kW~420kW)دارای فیلترهای خروجی داخلی با کارایی بالا برای اطمینان از ولتاژ خروجی تمیز و پایدار.

3. زمین مناسب

زمین خوب برای کاهش نویز در منبع تغذیه میز DC بسیار مهم است. اتصال زمین مناسب مسیری با امپدانس کم برای جریان های الکتریکی فراهم می کند که به جلوگیری از تجمع بارهای ساکن و کاهش جفت تداخل الکترومغناطیسی کمک می کند. اطمینان حاصل کنید که منبع تغذیه به یک زمین قابل اطمینان وصل است و برای به حداقل رساندن مقاومت از سیم های زمین کوتاه و ضخیم استفاده کنید. علاوه بر این، اطمینان حاصل کنید که تمام تجهیزات متصل به منبع تغذیه نیز به درستی به زمین متصل شده اند تا از حلقه های زمین، که می تواند باعث ایجاد نویز شود، جلوگیری شود.

4. محافظ

می توان از محافظ برای محافظت از منبع تغذیه در برابر تداخل الکترومغناطیسی خارجی استفاده کرد. محفظه منبع تغذیه باید از یک ماده رسانا مانند فلز ساخته شود که می تواند به عنوان محافظ عمل کند. محفظه باید به درستی زمین شود تا اطمینان حاصل شود که هر میدان الکترومغناطیسی که توسط سپر رهگیری می شود به طور ایمن به زمین هدایت می شود. علاوه بر این، اجزای داخلی را نیز می توان به صورت جداگانه محافظت کرد تا کوپلینگ نویز بین قسمت های مختلف منبع تغذیه کاهش یابد.

5. مدیریت حرارتی

گرمای بیش از حد می تواند نویز تولید شده توسط قطعات الکترونیکی را افزایش دهد. بنابراین مدیریت حرارتی مناسب برای کاهش نویز ضروری است. اطمینان حاصل کنید که منبع تغذیه دارای تهویه و خنک کننده کافی باشد. از سینک های حرارتی روی اجزای پرقدرت استفاده کنید تا گرما را به طور موثر دفع کنید. در برخی موارد می توان از فن ها برای بهبود راندمان خنک کننده استفاده کرد. با نگه داشتن قطعات در دمای پایین تر، تولید نویز آنها را می توان کاهش داد.

6. انتخاب جزء

قطعات مورد استفاده در منبع تغذیه را با دقت انتخاب کنید. از مقاومت ها، خازن ها و ترانزیستورهای با کیفیت بالا که ویژگی های نویز کمی دارند استفاده کنید. به عنوان مثال، مقاومت های فیلم فلزی به طور کلی صدای کمتری نسبت به مقاومت های ترکیب کربن دارند. خازن های باکیفیت با مقاومت سری کم (ESR) نیز می توانند به کاهش نویز کمک کنند.

7. انزوا

برای جدا کردن منبع تغذیه از بار و کاهش کوپلینگ نویز می توان از ایزوله استفاده کرد. از ترانسفورماتورهای ایزوله می توان برای جداسازی ورودی و خروجی منبع تغذیه استفاده کرد که می تواند به کاهش انتقال نویز و تداخل کمک کند. علاوه بر این، کوپلرهای نوری می توانند برای جداسازی سیگنال های کنترلی استفاده شوند و از جفت شدن نویز بین قسمت های مختلف مدار جلوگیری کنند.

تست و تایید

پس از اجرای استراتژی های فوق، مهم است که سطح نویز منبع تغذیه را آزمایش کنید تا مطمئن شوید که کاهش مطلوب حاصل شده است. از یک اسیلوسکوپ با کیفیت بالا یا یک آنالایزر نویز منبع تغذیه اختصاصی برای اندازه گیری ریپل و نویز در ولتاژ خروجی استفاده کنید. مقادیر اندازه گیری شده را با مشخصات منبع تغذیه مقایسه کنید تا عملکرد آن را تأیید کنید.

نتیجه گیری

کاهش سطح نویز یک منبع تغذیه میز DC یک فرآیند چند وجهی است که شامل طراحی دقیق، انتخاب صحیح اجزا و استفاده از تکنیک‌های فیلتر و محافظ مناسب است. با پیروی از استراتژی های ذکر شده در این پست وبلاگ، می توانید به میزان قابل توجهی نویز در منبع تغذیه میز DC خود را کاهش دهید و از یک منبع تغذیه تمیز و پایدار برای مدارهای الکترونیکی خود اطمینان حاصل کنید.

اگر به منابع تغذیه میزهای DC ما علاقه دارید یا در مورد کاهش نویز سؤالی دارید، لطفاً برای اطلاعات بیشتر و بحث در مورد نیازهای خاص خود با ما تماس بگیرید. ما متعهد به ارائه راه حل های منبع تغذیه با کیفیت بالا با سطح سر و صدای کم هستیم تا نیازهای مشتریان خود را برآورده کنیم.

مراجع

• Horowitz, P., & Hill, W. (1989). هنر الکترونیک. انتشارات دانشگاه کمبریج
• پل، CR (2006). مقدمه ای بر سازگاری الکترومغناطیسی Wiley-Interscience.