TEST: Nye testrutiner for strømforsyninger

[stoffix]

jeg har glemt mye, men hvilken nøyaktighetsøkende effekt vil to kondensatorer ha mellom V-ut og V-inn når man skal måle rippel?

vil de ikke gjøre slik at man får et falskt bedre resultat?

[Hårek]

Vill ikke Active PFC hjelpe her, eller er jeg på gjorde? PSene er jo oppgitt til å ha "lovlige" inn-spenninger på 100-250V ofte.

 

AtW

8969382[/snapback]

PFC er bare et filter som reduserer overtoner. http://en.wikipedia.org/wiki/Power_factor_...on-linear_loads

[ATWindsor]

Vill ikke Active PFC hjelpe her, eller er jeg på gjorde? PSene er jo oppgitt til å ha "lovlige" inn-spenninger på 100-250V ofte.

 

AtW

8969382[/snapback]

PFC er bare et filter som reduserer overtoner. http://en.wikipedia.org/wiki/Power_factor_...on-linear_loads

8970042[/snapback]

 

Men det står jo også: " Due to their very wide input voltage range, many power supplies with active PFC can automatically adjust to operate on AC power from about 100 V (Japan) to 240 V (UK). That feature is particularly welcome in power supplies for laptops and cell phones."

 

AtW

[madammim]

Hei.

 

Vurderte UPS der jeg bodde før, ja. Skulle hatt en på hver forbruker

 

Spenninga varierte helt utrolig mye, og på kalde vinterdager var jeg nede i 190V. Sommerstid lå spenningen på 215V +-. Klagde til det lokale e-verket, men de gjorde ingenting. Forklaringa var vel at jeg var siste forbruker på ei underdimensjonert linje. Merket at jeg ikke fikk noe futt på forsterkerene mine, men såpass lav spenning er ikke bra for diverse elektrisk utstyr.

 

Mitt inntrykk er at spenninga generelt variere en del. Dette er jo naturlig da det er varierende forbruk, og da særlig mellom vinter og sommer. +-10% er "garantien" fra leverandøren. Så det skulle vært artig å se hvordan en PSU reagerer på slike variasjoner. Kansje mulig å se forskjeller mellom dyre/påkostede PSUer og billige.

[Gjest Slettet-DL771Fwj]

jeg har glemt mye, men hvilken nøyaktighetsøkende effekt vil to kondensatorer ha mellom V-ut og V-inn når man skal måle rippel?

vil de ikke gjøre slik at man får et falskt bedre resultat?

8969862[/snapback]

 

De vil først og fremst dempe høyfrekvent støy. Med de verdiene som er valgt, vil det være i størrelsesorden 10MHz og oppover. Det er (i alle fall) to grunner til å ha de der:

* Testen forutsetter skop med båndbredde på 20MHz, derfor må høye frekvenser tas bort for å ikke få såkalt aliasing (Nyquists teorem), såkalt avkobling

* Høyfrekvent støy vil normalt ikke nå frem til selve komponentene på hovedkort o.l., da det er mange kondensatorer av tilsvarende størrelse spredt omkring på kretskortet for å fange opp disse. Høyfrekvent støy har derfor liten betydning.

 

Dessuten: Bildet av rippelmåling tyder på at probene er feil tikoblet, det skal ikke være så mye støy på hver av kanalene, selv om differansen er mindre. Jeg vil tippe på at probene er jordet alt for langt unna målepunktet/hverandre. Ved slike målinger er det best å lage seg en egen målejigg med koaxkabel for tilkoblig av skop _uten_ prober, kabel loddet direkte til målepunktet. Legg ut noen tiere i kontakter og veroboard, og påliteligheten i målingene skulle bli mye bedre.

 

(Støyen som se på bildet er nok utstrålt støy fra forsyningen som blir fanget opp av noen centimeter med joringsledning på proben. Det er ikke så bra pga forstyrrelse av radiosignaler, men som ikke har mye med kvaliteten på selve utspenningen)

[Hårek]

AtW:

Det som står der må ikke taes bokstavelig. Vet ikke om de som har skrevet det har misforstått eller bare formulert seg dårlig, men jeg har vondt for å tro at det er noen direkte sammenheng mellom PFC og stort innspennings-område.

For å kunne ta stor range, f.eks 85-264VAC (aka universal range) må inverteren bygges slik.

 

"If an input range switch is not used, then a full-wave rectifier is usually used and the downstream inverter stage is simply designed to be flexible enough to accept the wide range of dc voltages that will be produced by the rectifier stage. In higher-power SMPSs, some form of automatic range switching may be used."

http://en.wikipedia.org/wiki/Switchmode_power_supply

[ATWindsor]

AtW:

Det som står der må ikke taes bokstavelig. Vet ikke om de som har skrevet det har misforstått eller bare formulert seg dårlig, men jeg har vondt for å tro at det er noen direkte sammenheng mellom PFC og stort innspennings-område.

For å kunne ta stor range, f.eks 85-264VAC (aka universal range) må inverteren bygges slik.

 

"If an input range switch is not used, then a full-wave rectifier is usually used and the downstream inverter stage is simply designed to be flexible enough to accept the wide range of dc voltages that will be produced by the rectifier stage. In higher-power SMPSs, some form of automatic range switching may be used."

http://en.wikipedia.org/wiki/Switchmode_power_supply

8971988[/snapback]

 

Ok, men uansett da, vil ikke det faktum at moderne PSUer har et stort spennområde i lovlige innspenninger føre til at de kan tåle store fluktuasjoner i innspenning?

 

AtW

[Gjest Slettet-DL771Fwj]

Ok, men uansett da, vil ikke det faktum at moderne PSUer har et stort spennområde i lovlige innspenninger føre til at de kan tåle store fluktuasjoner i innspenning?

AtW

8972072[/snapback]

 

Jo. Øvre spenning er som regel begrenset av hvor mye spenning komponentene tåler, spesielt kondensatorer. Nedre spenning begrenses av hvor stor strøm spoler/transformatorer/switchetransistorer kan tåle. (Lavere spenning => mer strøm for å få samme uteffekt)

 

Så de _tåler_ ofte store variasjoner i spenning, men dersom dette sjer over kort tid vil variasjonene smitte over på utgangen. Spenningen bør derfor ikke variere fort, da de typisk ikke har god "input ripple rejection ratio" som det heter på godt norsk. Så om du har konstant 200 eller 240V spiller liten rolle, men dersom du får strøm via en underdimensjonert pianotråd, og har naboer med store lastvariasjoner, vil spenningen inn til PSU, og også inn på hovedkort kunne svinge for mye.

Endret 29. juni 2007 av Slettet-DL771Fwj

[gxi]

Joda, men vær klar over at det er ikke likespenning man finner i strømnettet. Det er vekselspenning. Vekselspenning oppfører seg aldri likt likespenning. Når den er likerettet vil det ligge 0V fra likeretteren 100 ganger i sekundet.

 

Det som kan være litt problematisk er det faktum at det er ikke den faktiske spenningen man vil måle med et voltmeter på vekselspenning. Det er effektivverdien. Effektivverdien er en slags gjenomsnittsmåling som tilsier hva vekselspenningen tilsvarer i likespenning.

 

På vekselspenning kommer man inn med følgende begreper:

 

Effektivverdi: Som forklart, gjenomsnittspenningen.

Toppspenning: Dette er spenningen som ligger i toppene av sinuskurven, uavhengig av om de er negative eller positive.

Topp-til-bunn/Peak-to-Peak: Spenningsdifferansen mellom maksimal positiv spenning og maksimal negativ spenning. Altså, toppspenning * 2

 

For å finne ut hva toppspenningen fra nettspenningen er kan man bruke en "magisk" formel basert på en konstant som sier at ca. 70% av toppspenning = effektivverdi. Dette representeres mer nøyaktig med kvadratrota av 2 (1,41...).

 

---

Effektivverdi = kvadratrot(2) * Toppspenning

Toppspenning = Effektivverdi / kvadratrot(2)

---

 

Tar man 230V, så blir toppspenningen da

230 * kvadratrot(2) = 325,3V

 

Når spenningen likerettes fra vekselspenningen og deretter lades i kondensatorer ender man opp med 325V som da er toppspenningen, IKKE 230V slik mange tror. For hver halvperiode lades denne ut. Hvor mye denne lades ut avhenger av belastningen og kapasiteten til kondensatorene. Kondensatorer for spenninger på 350V+ er dyre og blir svært store i fysisk størrelse. Man seriekobler derfor flere større kondensatorer som skal tåle 200-250V. Likevel blir kapasiteten svært lav. Man vet derfor at denne vil variere mye under belastning. Ladningen i en kondensator i amperesekunder er følgende formel: Q = C * U. Q er antall amperesekunder ladning, U er spenningen den tilføres og C er kapasiteten målt i Farad. Jo høyere spenning inn, jo mer strøm kan hentes ut fra kondensatorene fordi Q øker dersom spenningen er høy.

 

Dersom spenningen i strømnettet er lav vil ladningen i glattekondensatorene være lav. Dette skaper muligheter for større variasjoner i spenningen til regulatorene. Dette tas selfølgelig hensyn til når den blir konstruert. Men.. hva om spenningen plutselig forsvinner akkurat når en halvperiode skal påbegynnes, og forbli borte i hele halvperioden? Dette er ikke merkbart for mennesker i det hele tatt, men det vil øke tiden før neste oppladning betraktelig. Dette er en ustabilitet som kan føre til ustabil drift dersom det skjer ofte. Ikke engang en UPS trenger å være kjapp nok til å reagere på dette.

 

Så til poenget..: En stabil 100V vekselspenning vil være en ren sinus som holder topp til bunn stabil hele tiden på korrekte toppverdier. Man kan derimot også klare å få en 230V pulserende vekselspenning til å måle til 100V vekselspenning i effektivverdi. Dette fordi man måler gjennomsnitt. Det betyr ikke at en PSU takler den pulserende 230V-spenningen, selv om den takler den rene 100V likespenningen. Dette kan bli påvirket bl.a av hvordan er transformator/spole fungerer.

 

Regulatoren er en switchet regulator. Denne baserer seg på fullstendig kontroll over utspenningen enten i form av svært kjapp analog elektronikk, eller datastyrt/digital elektronikk. Regulatoren overfører energien i en frekvens på mange kHz mot en transformator. Transformatoren gir en sikkerhet mot at utspenningen er fullstendig adskilt fra innspenningen. På sekundærsiden av transformatoren står det elektronikk som skal sørge for at spenningen holder seg konstant. Denne overføres enten med transformator eller en optisk kobling (en brikke med lysdiode og fotodiode) tilbake. Transformatoroverføring er det minst sikre, men blir brukt i noen billige strømforskynere. Det tar ekstra tid for en med transformatoroverføring å reagere fordi transformatorer sperrer for pulserende spenninger. Dette kan være med på å skape latency for hvor kjapp den er til å reagere på et plutselig spenningsfall. Optisk overføring er det som brukes i PC-strømforskynere for det meste etter hva jeg har fått med meg. Optisk overføring er definitivt kjappere enn transformering, men det er begrenset hvor mye informasjon som kan overføres via en slik kobling. Her er det en mulighet for at innspenning kan påvirke utspenning. Plutselig fall i innspenning vil få utspenningen til å øyeblikkelig falle. Det er da avhengig av hvor kjapp regulatoren er til å oppfatte dette og regulatorens frekvens hvor lang tid det tar før spenningen på utgangen går tilbake til normalt.

 

På utgangene står det noen store kondenstorer. Disse kan være flere titalls ganger større enn de på inngangen, pga. de lave spenningene. Disse har en vesentlig del av reguleringen ved endring i belastningen på utgangen. Disse vil ikke i veldig stor grad kjapt kunne påvirke regulatoren til å øke strømmen fra inngang til utgang, og vil derfor skape rippel ved varierende belastning. Uten disse ville selvsagt rippelen vært mye større, så det blir egentlig litt feil å si at det er kondensatorene sin skyld, men uansett....

 

Uansett hvor mye man vrir og vender på det, så vil en strømforskyner påvirkes av innspenningen. Det betyr ikke at det er en dårlig strømforskyner. Det som vil skille en strømforskyner fra en annen er hvordan den reagerer og hvor kjapp den er til å reagere. Dette er uavhengig av hvor store variasjoner den til tåle i spenningen.

[kons]

En PFC er vanligvis en step-up converter kjørt i strømbegrensning, der strømmen er variabel og styres av inn spenning. Den leverer da ut en fast DC spenning (feks 320V i en ladebank) og strømtrekket inn ser ut som en ohmsk last siden strømmen er proposjonal med spenningen.

 

Om PFC er konstruert med nok marginer kan den godt konstant øke 100V AC til 320V DC, gir 100-230V AC uten range switch.

 

Etter PFC står så en helt vanlig 230V forsyning (får normalt ca 300V DC etter likeretting)

Endret 2. juli 2007 av kons

[nilsjohanole]

Jonepet:

Innlegget ditt inneholder endel faktiske feil:

- Du har rett i at tilbakekoplingen ofte skjer via optokopler (vi trenger 3000v isolasjon).

Men optokoplere er IKKE kjappere enn transformatorer, de er billigere og ganske treige. Meg bekjent er det ingen delay i magnetisk kopling, delayen skyldes evt. dum signalering. Forøvrig er induktive komponeneter (spoler og transformatorer) usedvanlig pålitelige.

 

-Du skriver at man seriekopler kondensatorer på primærsiden på grunn av pris.

FEIL: man seriekopler to 200volts fordi PSUen kobler inngangstrinnet som spenningsdobler når den går på 115V nett.

 

Ellers er du inne på noe vesentlig: Hvor kjapt et power regulerer: Dette er det INGEN testere som måler, og de fleste tester av power for PC anser jeg derfor som verdiløse.

Hadde transientresponsen blitt målt ville man oppdaget hvorfor noen powere er årsak til håpløst ustabil PC. Spesielt i disse tider hvor belastningen springer voldsomt ("POWER NOW" osv. osv.).