انتقل إلى المحتوى

تصميم مصدر الطاقة - نسبة تثبيط مصدر الطاقة (PSRR) وطريقة قياسها

أحد المزايا التي يتمتع بها مثبت الجهد الخطي ذو الفروق الجهدية المنخفض (LDO) مقارنةً بمحول الجهد المستمر إلى محول الجهد المستمر (DC-DC) هو أنه يوفر تموج منخفض للجهد الناتج. ومع ذلك، في الدوائر السريعة، نسبة تثبيط مصدر الطاقة لمثبت الجهد الخطي (PSRR) هي أيضًا عامل لا يمكن تجاهله. وعادةً ما يتم تفسيرها على أنها قيمة ثابتة واحدة، ولكن هذا المقال سيشرح بالتفصيل ماهية نسبة تثبيط مصدر الطاقة (PSRR) وكيفية قياسها.

تعريف نسبة تثبيط مصدر الطاقة (PSRR)

تُعرف نسبة تثبيط مصدر الطاقة (Power Supply Rejection Ratio، PSRR) أيضًا بنسبة تثبيط التموجات، ويمكن العثور عليها عادةً في دليل البيانات لمثبت الجهد الخطي (LDO). إنها تمثل مقدار تراجع LDO من المدخل إلى الإخراج في تردد معين وتمثل قدرة تثبيط التموجات في ترددات مختلفة. في بعض الدوائر الاتصالات السريعة مثل Wi-Fi و Bluetooth، يكون من الضروري استخدام مثبت الجهد الخطي عالي السرعة والذي يتميز بنسبة تثبيط مصدر الطاقة كبيرة، حيث يمكن للرقاقة الاستجابة بسرعة عند الحاجة إلى زيادة تيار الطاقة فجأة، وذلك لتجنب انخفاض الجهد أدنى من الجهد المقرر مما يؤدي إلى إعادة تشغيل التحميل. هناك أيضًا بعض السيناريوهات حيث يتم استخدام محول الجهد المستمر إلى محول الجهد المستمر (DC-DC) كمحول الجهد الرئيسي ومثبت الجهد الخطي كمحول الجهد/التصفية الثانوي، حيث تتراوح ترددات تبديل محول الجهد المستمر إلى محول الجهد المستمر في نطاق كيلوهرتز إلى ميغاهرتز، مما يجعل من الضروري النظر بعناية في نسبة تثبيط مصدر الطاقة (PSRR) عندما يتجاوز التردد 100 كيلوهرتز.

صورة

يتم تمثيل نسبة تثبيط مصدر الطاقة (PSRR) بالمعادلة التالية:

\[ PSRR(dB) = 20\log\frac{V_{rp(in)}}{V_{rp(out)}} \]

حيث \(V_{rp(in)}\) يمثل تموج الجهد المدخل، و\(V_{rp(out)}\) يمثل تموج الجهد المخرج. عموماً، يتجاوز نسبة تثبيط مصدر الطاقة لمثبت الجهد الخطي السريع أكثر من 60 ديسيبل (dB)، بينما تكون نسبة تثبيط مصدر الطاقة لمثبت الجهد الخطي العادي عادةً حوالي 20 ديسيبل (dB). وتعني نسبة تثبيط مصدر الطاقة بقيمتها 60 ديسيبل أنه عندما يكون تموج الجهد المدخلي 1 فولت، سيكون تموج الجهد المخرجي 1 مليفولت.

لنلقي نظرة أولاً على منحنى تثبيط التموجات لمثبت الجهد الخطي العادي (سلسلة XC6206):

صورة

يمكن ملاحظة أن نسبة تثبيط التموجات لـ XC6206P302 هي حوالي 23 ديبيل (dB) عند تردد 1 كيلوهرتز.

والآن نلقي نظرة على منحنى تثبيط التموجات

هذا النص مكون من مجموعة من المعلومات التقنية حول الأجهزة الإلكترونية وطرق قياسها. يمكن تلخيصه على النحو التالي:

صورة

  • يتعامل النص مع استخدام المكثف (C1) والملف (L1) لحماية الأجهزة الإلكترونية من التأثيرات الضارة للجهد المتردد (VAC) والجهد المستمر (VDC)، ويشير إلى دور المرشح LC في عزل مصادر الجهد الاثنين.
  • يوضح أن تردد هذه الدائرة يتم تحديده بشكل مشترك بواسطة الملف (L1) والمكثف (C1)، وأن المكثف (C1) يحدد التردد الأدنى.

تحليل الصوت (Audio Precision)

  • يشير إلى أن جهاز تحليل الصوت ليس لديه القدرة على توليد الجهد المباشر (DC) وأنه يحتاج إلى مكبر تردد عالي وقوي لمزج التيار المتردد (AC) الناتج منه مع الجهد المباشر (DC) من مصدر الطاقة، ويتم توصيل ذلك بمدخل منظم الجهد المنخفض LDO. ومع ذلك، تقنية جهاز تحليل الصوت تقدم قيودًا بسبب عرض النطاق الترددي الذي لا يمكنها قياسه فوق 100 كيلوهرتز.

صورة

حاقن مخصص

  • يشرح كيفية استخدام حاقن مخصص لمزج الجهد المتردد والجهد المباشر مباشرة. ويشير إلى أن هناك انخفاضًا في الجهد بعد تمريره عبر الحاقن. ويقترح قياس الجهد المتردد للإدخال والإخراج باستخدام محلل الشبكة.

صورة1 صورة2

قياس الإخراج

أوسكيلوسكوب

  • يشرح أن الأوسكيلوسكوب يمكنه قياس الجهد على مستوى الأمبير، ويشير إلى أنه يمكن استخدامه عندما يكون انخفاض معامل الرفض للمشوشات (PSRR) لمنظم الجهد المنخفض (LDO) أقل من 40-50 ديسيبل عندما يكون الجهد المتردد المدخلي للجهاز 1 فولت.
  • يشير إلى أن الأوسكيلوسكوب غير مناسب لقياس LDO عالي معامل الرفض للمشوشات، وعندما يكون الجهد المتردد المنبعج صغير جدًا.

مكبر التشغيل مع الأوسكيلوسكوب

  • يشرح كيف يمكن استخدام مكبر التشغيل لزيادة الجهد المتردد الناتج من LDO بمقدار 100 مرة أو أكثر. ويشير إلى أهمية إزالة الجهد المباشر والحد الأدنى للضوضاء المنتجة بواسطة مكبر التشغيل.
  • يشير إلى أن تصميم مكبر التشغيل يجب أن يأخذ في اعتباره توافر الجهد المباشر على مخرج LDO، وأن تأثير الانحراف في جهد الإدخال لمكبر التشغيل يجب أن يكون محدودًا، وأن عرض النطاق الترددي لمكبر التشغيل يجب أن يتناسب مع نطاق التردد المستخدم لقياس PSRR لمنظم الجهد المنخفض (LDO).

صورة

  • يشير إلى أن تردد القاطع الأدنى لهذه الدائرة يتم تحديده بواسطة المكثف (C1) والمقاومة (R1)، والتردد القاطع الأعلى يتم تحديده بواسطة عرض النطاق الترددي لمكبر التشغيل.

محلل الطيف / محلل الشبكة

  • يشير إلى أن محلل الطيف يمكنه قياس إشار

Certainly, here is the translation of the provided text into Arabic:

عنوان النص: https://wiki-power.com/ يتم حماية هذا المقال بموجب اتفاقية CC BY-NC-SA 4.0، يُرجى ذكر المصدر عند إعادة النشر.

تمت ترجمة هذه المشاركة باستخدام ChatGPT، يرجى تزويدنا بتعليقاتكم إذا كانت هناك أي حذف أو إهمال.