私の5ボルト電源の規制がなぜそれほど貧弱で、どう対処するのですか?


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アマゾンで5ボルトの電源を購入しました。120 VACで動作し、DC電力を生成します。スイッチモード電源です。出力にマルチメータを配置すると、常に約5.0 VDCと表示されます。

この電源を実際のプロジェクトで使用することは非常に困難でした。出力は非常に騒々しいです。

10 pFと10000 pFの小さなコンデンサを電源の出力に接続しました。電源にはこのタイプの小さなコンデンサがどんな場合でもあると思いますが、明らかにそうではありません。これらは、電源から出てくる多くのHFノイズを除去します。残念ながら、このノイズは実際には問題ではありません。

これは、負荷のないオシロスコープでの電源の外観です。

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時間スケールと電圧スケールの調整

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青色のチャネルは電源の出力です。黄色のチャネルは、私が構築したフィルターネットワークの出力です。電源トランスの低圧側と大型の電解コンデンサを使用しました。それらの写真を以下に示します。インダクタは負荷があれば直列に配線され、コンデンサは電源と並列です。

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抵抗性負荷の電源だけをテストすることにしました。10Ωの抵抗を選びました。これにより、約500ミリアンペアの負荷が提供されます。

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フィルターネットワークは一部の振動を処理しますが、フィルターネットワークの出力にはほぼ1ボルトのスパイクが残っています。コンデンサを動かしてみましたが、ほとんど変わりません。実際、コンデンサが切断されていても、出力はあまり変化しません。

これは、スイッチング電源から取り外した小型トランスです。この変圧器の1次側に5ボルトを直列に接続しました。

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そして私のオシロスコープからの眺め:

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ほとんどすべてのインダクターは、約3.5マイクロ秒の周期で発振をフィルターにかけるようです。しかし、その大きなスパイクは、振動が残る前に起こります。この場合、電源は2ボルト以上飛び跳ねます。5ボルトを意味する電源の2ボルトは40%です。

これについての興味深いことは、コンデンサが違いをもたらさないようであるということです。古いですが、何度か試してみましたが同じ結果が得られました。時間の経過とともにわずかに減少する可能性がありますが、それらにはすべてある程度の静電容量があります。

電圧がまだコンデンサーのあちこちで変動しているという事実を考えると、私の唯一の理論は、電源内部の回路が実際に自身の出力を短絡しているというものです。電源の出力のレギュレータがちょうどオフになった場合、コンデンサはゆっくりと放電するため、電圧は下向きに減少します。電源が内部で短時間短絡しているようで、レギュレータが5ボルトを再び検出しようとすると、レギュレータが少しナットとリンギングします。

私の5ボルト電源の規制がなぜそれほど貧弱で、どう対処するのですか?

役に立たないとは思えませんが、電源をオフにした状態の写真を次に示します

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更新:

電源トランスを4つの抵抗と直列に配線されたフィルターとして追加のテストを実行しました。抵抗の1つは10オームの抵抗で、他の3つは6オームでした。これにより、約3.125アンペアの電流に対して1.66オームの抵抗が得られます。これにより、観測された出力に大きな変化はありません。このテストではプローブを反転したので、このスクリーンショットの色も反転しています。

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これは私が呼んだ「スパイク」のクローズアップショットです。

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また、10Ω負荷を駆動しながら、電源に1マイクロファラッドのコンデンサを接続してみました。こんな感じです

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1.約1 MHzのリップル周波数は、おそらくその巨大なキャップの共振周波数を上回っています。2.これがここに当てはまるかどうかはわかりませんが、一部の古いSMPS設計は低負荷ではあまり良くありませんでした。おそらく、少なくとも定格の25%の負荷を追加してみてください。
フォトン

有効なポイントです。巨大な負荷を追加して、何が爆発するかを確認します。
エリックアーバン

@ThePhoton私はこの回路のダミー負荷をあまり邪魔していませんが、説明にテストポイントを追加しました。
エリックアーバン

RE:高くて速いスパイク、もう1つ注意すべきことは、スコーププローブがスイッチング回路からの放射ノイズを拾っているだけなのかどうか、そしてスコープの波形は負荷が何を見ているかをまったく表していないことです。どのようなスコーププローブを使用していますか?
フォトンは

回答:


1

39000uFのキャップとトランス巻線は、フィルターとしては大きすぎます。

お使いの電源装置に欠陥があるか、設計が不十分であるか、仕様外の方法で動作していると思われます。スパイクは約85〜90 kHzのレートで発生しており、スイッチング周波数である可能性があります。その後の高周波数のリンギングは、明らかにスパイクが原因です。スコープを使ってスパイクを拡大できると、さらに多くのことがわかります。Amazonページまたはデータシートへのリンクも役立ちます。

とにかく、あなたのオプションは:

  1. より妥当なフィルタを試してください-おそらく数マイクロファラッドのセラミックコンデンサ。
  2. サプライ品を返品または交換してください。

より大きな負荷を試すというPhotonの提案も良いものです。


理解できないかもしれませんが、容量がマイクロファラッドのセラミックコンデンサは巨大ではないでしょうか。結局のところ、それらは結局のところ、メタライズされたプレートを備えたセラミックディスクです。いずれにせよ、リンギングに先行する「スパイク」のより良いショットを追加しました。
エリックアーバン

1
@EricUrbanを使用すると、0805 SMDパッケージで10uFセラミックコンデンサを入手できます-参考までに、約2mm x 1.2mmなので、それほど大きくありません。しかし、470nFのセラミックと並列に10uFの電解質のようなものを使用しても、確かに役立ちます。
トムカーペンター

申し訳ありませんが、私はそのことについては教育を受けていません。いずれにせよ、私はそのサイズのセラミックを持っていません。
エリックアーバン

低ESRのSMPS用に設計された4700uFキャップを試すことができます。数アンペア定格の1mHインダクタを追加すると、電源レールがクリーンアップされます。試すいくつかのアイデア。基本的な電源は大丈夫だと思います。スナバダイオードが故障した場合、多くのノイズスパイクが発生します。
Sparky256 2016年

@ Sparky256、SRFが2 MHzを超える4700 uFキャップを指摘できますか?
Photonは、

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エリック・アーバン、それに関して私はあなたがスイッチャーの便利な嫌悪を完全に理解していないと思っていますか?特に、中に入るのがどれほど危険なことか知っていますか?

彼らは本質的に非常に貧弱な規制を持っています。なぜなら、すべてのルールは小さなサイズの無関心の中で破壊されているからです。あなたにとって最良の解決策は、(たとえば)10ボルトを超える出力を備えたスイッチャーを購入し、それに続いて非常に低いo / pインピーダンスで5 Vを与える電圧レギュレータチップを使用することです。

これは、大きくて高価なアイテムの中にあるものです。


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最初の段落は、回答の一部ではなくコメントにする必要があります。2番目の段落では、さらに説明が必要です。特に、典型的な線形レギュレータのラインレギュレーションが数kHzまたは数10 kHzを超える周波数で低下するという事実に対処する方法が必要です。
フォトン'25年

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これは典型的なAC-DCコンバーターのように見えます。350 Wは、2つのスイッチが表示されている場合、おそらく2つのスイッチトポロジである可能性があります。変圧器は、いかなる場合でも一次から二次への絶縁を提供します。2次側の波形を確認するときは差動プローブを使用するか、絶縁変圧器または不正行為プラグを介してスコープを慎重にフロートさせることをお勧めします。表示されているのは、グラウンドループの問題(?)である可能性があります。供給が通常調整する負荷を必要とする他のものと同意します。そうしないと、バストモードまたは他のモードで動作して、設定電圧に調整するフィードバックを生成しようとする可能性があります。

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