오실로스코프를 사용하여 전원의 리플 측정
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117 전원 리플의 정의전원 리플이란 전원의 성능을 가장 직접적으로 나타내는 지표입니다. 직류 정전압 전원은 일반적으로 교류 전원을 정류하고 안정화하는 과정을 거쳐 만들어지며, 그 과정에서 어느 정도 교류 성분이 포함되게 마련입니다. 이처럼 직류 정전압에 더해지는 교류 성분을 바로 리플이라고 합니다. 오실로스코프 설정 1. 먼저 프로브의 적절한 게인을 선택해야 합니다. 전압이 높거나 대역폭에 더 높은 요구사항이 있는 경우에는 X10 게인을 사용할 수 있습니다. 일반적인 경우에는 불필요한 노이즈로 인한 파형 측정 오차를 피하기 위해 X1 게인을 사용하는 것이 좋습니다.동시에, 오실로스코프 채널의 감쇠비도 X1로 설정해 두는 것을 잊지 마세요.
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2. 리플은 교류 성분에 속하므로, “채널 결합” 방식은 교류 결합 방식을 사용해야 하며, 이를 통해 직류 신호의 입력을 제한할 수 있습니다.또한, 오실로스코프의 수직 게인 조절 범위에는 한계가 있어, 직류 신호의 세기가 너무 클 경우 리플을 볼 수 없게 될 수 있습니다.교류 결합을 선택하면 교류 리플 신호만 표시되어 파형 관측이 용이해집니다.https://pic2.zhimg.com/80/v2-a151b7bdcbcd00e2bb44d45961e08bb5_720w.jpg3. 대역폭 제한 기능을 사용하면, 일반적인 스위칭 전원 공급기의 리플 주파수는 0~20MHz 범위에 있습니다.반면, 고주파 동기 스위칭 노이즈와 신호 반사 등으로 인한 노이즈는 0~1GHz 범위에 있습니다.따라서 불필요한 고주파 노이즈를 제거할 수 있도록 20MHz 대역폭 제한을 선택하는 것이 좋습니다.https://pic4.zhimg.com/80/v2-21db530357eae61a227e3801f130073b_720w.jpg4. 전자기 방사선 등이 신호에 미치는 간섭을 피하기 위해, 오실로스코프 프로브의 접지선은 가능한 한 짧아야 합니다. 보통은 프로브에 내장된 접지 스프링을 사용하여 접지를 합니다.https://pic2.zhimg.com/80/v2-189e40927469bf503c3c1cd240d469f1_720w.jpg5. FFT 기능을 이용하면 리플 파형을 주파수 영역에서 분석할 수 있으며, 이를 통해 각 주파수 대역에서의 노이즈와 스위칭으로 인한 리플의 크기를 정확하게 알 수 있습니다.https://pic4.zhimg.com/80/v2-d42cc439bf9aacfd0f141f44b56f0267_720w.jpg 요약하자면: 프로브는 가능한 한 X1 단계를 사용하고, 채널 결합 방식은 교류 결합을 사용하며, 대역폭 제한은 20M 저역 통과형으로 설정합니다. 또한 접지 스프링 핀을 사용하여 접지선을 최대한 짧게 유지해야 합니다. 측정 결과의 파형을 수직 방향과 수평 방향으로 적절한 위치로 조정한 후, 오실로스코프의 측정 옵션을 열고 피크-투-피크를 선택하면 직접 노이즈의 피크-투-피크 값을 얻을 수 있습니다.그렇다면 리플의 피크투피크 값은 어느 정도가 적당할까요?일반적인 디지털 I/O의 경우, 전원의 리플 노이즈 허용 범위가 상당히 넓어서, 100mV 정도라도 문제가 되지 않습니다. 릴레이 출력이나 광커플러 출력을 사용하는 경우에도 100mV 수준의 리플 노이즈는 견딜 수 있습니다. 산업용 통신 포트의 전원 공급의 경우, RS-232, RS-485, CAN과 같은 버스형 인터페이스의 경우, 그 자체가 디지털 신호이므로, RS-485나 CAN의 경우는 차동 방식으로 데이터가 전송되기 때문에 전원의 리플 노이즈에 그다지 민감하지 않습니다. 이 경우 전원의 리플 노이즈는 보통 75mV 정도로 제어하면 됩니다. 저속이고 낮은 정확도를 요구하는 데이터 수집 시스템의 경우, 정확도와 속도에 대한 요구가 낮아서, 리플 노이즈를 50mV 정도로 제어하면 데이터 수집에 충분합니다. 1.2V나 0.8V와 같은 저전압 CPU에 전력을 공급하는 경우, 전원의 리플 노이즈에 매우 민감하여, 리플 노이즈가 크면 CPU의 정상적인 작동에 영향을 주거나 심지어 CPU가 손상될 수도 있습니다. 따라서 일반적으로 30mV 이하로 제어해야 합니다. 고속이고 높은 정확도를 요구하는 데이터 수집 시스템의 경우, 정확도와 속도에 대한 요구가 높아서, 전원의 리플 노이즈에 매우 민감합니다. 따라서 전원의 리플 노이즈를 최소화할 뿐만 아니라, 고정밀도이며 공통모드 억제비가 높은 연산증폭기를 사용해야 합니다. 이 경우 전원의 리플 노이즈는 보통 10mV 이하로 제어해야 합니다.