Pourquoi la régulation de mon alimentation 5 volts est-elle si médiocre et comment y remédier?

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J'ai acheté une alimentation 5 volts sur Amazon. Il fonctionne à partir de 120 VCA et produit une alimentation CC. C'est une alimentation à découpage. Si je mets un multimètre sur la sortie, il affiche toujours environ 5,0 VDC.

J'ai rencontré des difficultés extrêmes en utilisant cette alimentation pour tout type de projet réel. La sortie est extrêmement bruyante.

J'ai connecté quelques petits condensateurs d'une valeur de 10 pF et 10000 pF à la sortie de l'alimentation. Je pense que l'alimentation aurait de petits condensateurs de ce type dans tous les cas, mais apparemment pas. Ceux-ci éliminent beaucoup de bruit HF qui sort de l'alimentation. Malheureusement, ce bruit n'est pas vraiment le problème.

Voici à quoi ressemble l'alimentation sur mon oscilloscope sans charge.

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Ajuster l'échelle de temps et l'échelle de tension, je l'ai vu

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Le canal en bleu est la sortie de l'alimentation. Le canal en jaune est la sortie d'un réseau de filtrage que j'ai construit. J'ai utilisé le côté basse tension d'un transformateur secteur et un grand condensateur électrolytique. Voici des photos de ceux-ci, bien que je doute que cela soit important. L'inductance est câblée en série avec ma charge (le cas échéant) et le condensateur est parallèle à l'alimentation.

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J'ai décidé de tester uniquement l'alimentation avec une charge résistive. J'ai choisi une résistance de 10 ohms. Cela devrait fournir une charge d'environ 500 milliampères.

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Le réseau de filtres traite certaines des oscillations, mais il y a toujours un pic de presque 1 volt sur la sortie du réseau de filtres. J'ai essayé de déplacer le condensateur, mais cela fait peu de différence. En fait, même avec le condensateur déconnecté, la sortie ne change pas beaucoup.

Voici un petit transformateur retiré d'une alimentation à découpage. J'ai connecté les 5 volts en série avec le primaire de ce transformateur.

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Et la vue de mon oscilloscope:

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Il semble que presque tous les inducteurs filtrent l'oscillation avec une période d'environ 3,5 microsecondes. Mais cet énorme pic précède l'oscillation. Dans ce cas, l'alimentation saute de plus de 2 volts. 2 volts sur une alimentation destinée à 5 volts est de 40%.

La chose intéressante à ce sujet est que le condensateur ne fait aucune différence. C'est vieux, mais j'en ai essayé plusieurs et j'ai obtenu le même résultat. Ils ont tous une certaine capacité, bien qu'elle puisse être légèrement diminuée avec le temps.

Étant donné que la tension oscille toujours partout avec le condensateur, ma seule théorie est que le circuit à l'intérieur de l'alimentation court-circuite sa propre sortie. Si le régulateur à la sortie de l'alimentation électrique venait juste de s'éteindre, la tension diminuerait simplement parce que le condensateur se déchargerait lentement. C'est presque comme si l'alimentation électrique est en court-circuit interne pendant une brève période de temps, puis le régulateur devient un peu écrou et "sonne" alors qu'il essaie de retrouver 5 volts.

Pourquoi la régulation de mon alimentation 5 volts est-elle si médiocre et comment y remédier?

Bien que je ne puisse pas imaginer que cela aiderait, voici une photo de l'alimentation avec son boîtier éteint

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Mise à jour:

J'ai effectué un test supplémentaire avec le transformateur secteur comme un filtre câblé en série avec 4 résistances. L'une des résistances était la résistance de 10 ohms, les trois autres étaient de 6 ohms. Cela devrait donner une résistance de 1,66 ohms pour environ 3,125 ampères de courant. Cela ne change rien de manière significative dans la sortie observée. J'ai inversé mes sondes dans ce test, donc les couleurs de cette capture d'écran sont également inversées.

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Voici un gros plan du "pic" comme je l'ai appelé.

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J'ai également essayé de connecter un condensateur à 1 microfarad sur l'alimentation pendant qu'il conduisait la charge de 10 ohms. Voici à quoi ça ressemblait

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Eric Urban
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1. Votre fréquence d'ondulation à environ 1 MHz est probablement supérieure à la fréquence de résonance de cette calotte ginormeuse. 2. Je ne sais pas si cela s'applique ici, mais certains modèles SMPS plus anciens n'étaient pas très agréables à faibles charges, essayez peut-être d'ajouter une charge d'au moins, disons, 25% de sa note.
The Photon
Un point valable, je vais ajouter une énorme charge et voir ce qui explose.
Eric Urban
@ThePhoton Je n'ai pas beaucoup de charges factices pour ce circuit, mais j'ai ajouté un point de test supplémentaire à ma description.
Eric Urban
RE: les pointes hautes et rapides, une autre chose à surveiller est de savoir si vos sondes de portée captent simplement le bruit rayonné du circuit de commutation, et la forme d'onde sur la portée ne représente pas du tout ce que la charge voit. Quel type de sonde de portée utilisez-vous?
Le Photon

Réponses:

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Un capuchon de 39000 uF et un enroulement de transformateur, c'est beaucoup trop pour un filtre.

Je soupçonne que votre alimentation est soit défectueuse, mal conçue ou mal utilisée. Les pointes se produisent à une fréquence de ~ 85-90 kHz, ce qui pourrait être la fréquence de commutation. La sonnerie plus fréquente par la suite est clairement due aux pointes. Si vous pouvez zoomer sur les pointes avec votre lunette, cela pourrait vous en dire (et nous) plus. Un lien vers la page Amazon ou une fiche technique serait également utile.

Quoi qu'il en soit, vos options sont les suivantes:

  1. Essayez un filtre plus raisonnable - peut-être quelques condensateurs en céramique microfarads.
  2. Retournez ou remplacez le consommable.

La suggestion du Photon d'essayer une charge plus importante est également bonne.

Adam Haun
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Je ne comprends peut-être pas, mais un condensateur en céramique avec des microfarads de capacité ne serait-il pas énorme? Après tout, ils ne sont généralement qu'un disque en céramique avec des plaques métallisées. En tout cas j'ai ajouté un meilleur cliché du "pic" qui précède la sonnerie.
Eric Urban
1
@EricUrban, vous pouvez obtenir des condensateurs céramiques 10uF dans des boîtiers SMD 0805 - pour une référence d'environ 2 mm x 1,2 mm, donc pas si gros. Mais même aller avec quelque chose comme un électrolytique 10uF en parallèle avec une céramique 470nF serait certainement utile.
Tom Carpenter
D'accord, je ne suis tout simplement pas éduqué sur le sujet alors. En tout cas je n'ai pas de céramique de cette taille.
Eric Urban
Vous pouvez essayer un capuchon de 4700 uF conçu pour SMPS avec un faible ESR. Ajoutez une inductance de 1 mH conçue pour quelques ampères et cela devrait nettoyer le rail d'alimentation. Plusieurs idées à essayer. Je dirais que l'alimentation de base est correcte. Si la diode d'amortissement se détériorait, il y aurait beaucoup de pics de bruit.
Sparky256
@ Sparky256, pouvez-vous signaler un plafond de 4700 uF avec un SRF supérieur à 2 MHz?
Le Photon
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Eric Urban, Avec égards, il me semble que vous ne comprenez pas pleinement cette abomination utile du commutateur? En particulier, savez-vous à quel point il peut être dangereux d'entrer à l'intérieur.?

Ils ont par nature une réglementation très médiocre car chaque règle est enfoncée dans l'intérêt de la petite taille. La meilleure solution pour vous est d'acheter un commutateur avec (disons) une sortie de plus de 10 volts et de le suivre avec une puce de régulateur de tension qui vous donnera 5 V à une impédance de fonctionnement très faible.

C'est ce qui se trouve à l'intérieur des articles plus grands et plus chers.

Ken Green
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Votre premier paragraphe devrait être un commentaire plutôt qu'une partie d'une réponse. Votre deuxième paragraphe nécessite quelques explications supplémentaires, en particulier comment gérer le fait que la régulation de ligne des régulateurs linéaires typiques tombe à des fréquences supérieures à quelques kHz ou 10 kHz.
Le Photon
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Cela ressemble à un convertisseur AC / DC typique. 350 W peut-être et pourrait être une topologie à deux commutateurs étant donné deux commutateurs illustrés, difficile à dire avec certitude. Le transformateur fournit une isolation du primaire au secondaire dans tous les cas. Je recommande d'utiliser une sonde différentielle lorsque vous regardez les formes d'onde latérales secondaires ou de faire flotter prudemment la lunette à travers un transformateur d'isolement ou une fiche de tricheur. Ce que vous voyez pourrait être un problème de boucle de masse (?). A convenir avec d'autres que les alimentations ont généralement besoin d'une charge pour se réguler, sinon elles peuvent fonctionner en mode buste ou dans un autre mode pour essayer de générer une rétroaction à réguler à la tension définie.

Joe
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