¿Cómo suprimir los picos de encendido relacionados con el rebote en la fuente de alimentación de banco de CC?

Estoy refinando el diseño de mi fuente de alimentación de banco de CC. Por lo general, funciona bastante bien en veroboard, así que pensé en pasar a las PCB SMD y refinar el diseño mientras trabajaba en algunos de los puntos más finos. Este proyecto es una "reconstrucción" de una fuente de alimentación de banco de CC HP 721A clásica, que actualmente se ve así en la "placa de pruebas". El pequeño PCB cuadrado de 35 mm a la derecha es el amplificador de error de voltaje.

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Mientras observaba más de cerca el transitorio de encendido, noté algunos picos semialeatorios de alta frecuencia (10 s de MHz) (tal vez un pico de 5 V) en los terminales de salida durante el encendido.

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El esquema se ve así. La fuente de voltaje V.unreg representa la onda completa secundaria del transformador rectificada en un condensador de filtro de 500 uF, todo en stock en el 721A.

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Con base en algunas observaciones, llegué a la conclusión de que se deben al rebote del interruptor en el interruptor de palanca del panel antiguo que aplica directamente la red eléctrica (120 V) al transformador:

  • La frecuencia es al menos un orden de magnitud mayor que el ancho de banda de mi amplificador operacional, y tal vez 50 veces su frecuencia de corte (~100 kHz), según la configuración. Además, la regulación es sólida como una roca después de que se levantan los rieles.
  • Los picos ocurren mucho antes de que aparezcan los rieles de alimentación de polarización (+/- 15 V) e incluso antes de que aparezca el bus de CC.
  • El mismo tipo de picos se observan en el circuito "original" de alrededor de 1957 (tengo siete de estos 721A, larga historia :)
  • Los picos aparecen a intervalos irregulares y, a veces, no aparecen en absoluto. Ciertamente, no aparecen en ubicaciones consistentes en múltiples eventos de encendido. Su amplitud también es inconsistente, a veces cero, a veces un voltio, a veces 5V y más.

No estoy del todo seguro de cómo los picos atraviesan el dispositivo de paso antes de que se encienda, pero supongo que su capacitancia C a E es suficiente para acoplarlos a la salida.

Estoy buscando consejos sobre cómo lidiar con estos picos. Aquí hay algunas alternativas que se me ocurren:

  1. Deje de intentar obtener un encendido limpio con un interruptor mecánico en un suministro con salidas "siempre encendidas". Solo acepta que tendré que desconectar cualquier carga sensible antes de apagar y encender y continuar.

  2. Diseñe un amortiguador para el interruptor de alimentación que minimice estos picos en su fuente, evitando de alguna manera enviar vatios de energía por el desagüe de forma continua solo para limpiar las características de encendido.

  3. Trabaja algún otro tipo de magia, una mano más experimentada aquí puede señalarme :)

  4. Póngase elegante y coloque un TRIAC de detección cero retardado por RC o algo así entre el interruptor y el transformador.

  5. Agregue un interruptor de salida que probablemente también tenga que ser elegante, tal vez un MOSFET controlado por un circuito de retardo para evitar el rebote de ese interruptor. Este sería algo contrario al espíritu del proyecto, que es hacer que se vea estándar pero que tenga entrañas modernas :)

¿Alguien tiene alguna idea de cómo puedo mitigar los picos sin ir a los extremos de agregar componentes activos?

Mi fuente de alimentación tiene un interruptor en serie en la salida. Entonces, la fuente de alimentación está encendida mientras el circuito de salida está desconectado de la carga, pero cableado.
Tal vez algún tipo de amortiguador, pero necesitarías sondear para averiguar exactamente dónde está ocurriendo el timbre.
Un jfet de canal p con puerta conectada a la fuente con una resistencia es un interruptor cerrado y se usa comúnmente para suprimir las transiciones de salida durante el encendido. (Es posible que deba usar 2 ya que el desglose de la fuente de drenaje es bastante bajo para la mayoría de los dispositivos).

Respuestas (2)

Está confundido acerca del ruido que pasa porque sus elementos de filtrado activos no deberían permitirlo.

Pero todavía no hay energía, entonces, ¿cómo filtrará el ruido cualquier elemento activo?

Cuando tiene un riel de suministro que suena, ese ruido se puede propagar e incluso amplificar con bastante facilidad a través de la electrónica y predecir o modelar adecuadamente eso es lo suficientemente difícil como para que la mayoría de los profesionales también eviten que suene el suministro.

Para hacer eso, preferiría tener un interruptor de cruce por cero en el lado primario para empezar (lo que mejor se adapte a sus circunstancias). Eso porque también evita que se emita un sonido de timbre al encenderse al resto del mundo.

Entonces, podría preferir también agregar un MOSFET de paso bajo Rds-on que se enciende unos pocos ms después de que los capacitores del riel de alimentación principal estén y permanezcan por encima de un cierto voltaje mínimo. Tal vez agregue 1/10 del capacitor de capacitancia detrás del MOSFET para que en su curva de encendido la electrónica aún vea un "encendido lento", si cree que podría ser beneficioso.

Pruebe también encender otro original, mientras el nuevo está en regulación y vea si eso alguna vez (pruébelo una docena de veces) también causa ruido, tal vez su filtro de retroalimentación lo evite, o tal vez necesite un poco más de filtrado si desea usarlo en un laboratorio con cargas sensibles.

Un suministro de laboratorio barato en un cliente tenía enormes picos de timbre en la salida cuando alguien más encendió el soldador. Muy molesto con prototipos de $ 5000 por pieza.

Puedo verlo ahora, su compañero de banco le pregunta al otro "¿Por qué Asmyldof grita cada vez que alcanzo el soldador?" :) Muchas gracias por este Asmyldof. Tenía miedo de que pudiera llegar a una solución "elegante". Sin embargo, en el lado positivo, he estado buscando una razón para experimentar con un circuito de interruptor de cruce por cero y creo que esta es mi oportunidad. La idea del MOSFET de arranque suave también es interesante, le echaré un vistazo. Uno de los suministros más robustos que tengo usa algo así y me había preguntado por qué hasta ahora. Gracias de nuevo :)
Con respecto a la pregunta sobre el "ruido que pasa", sé que el filtro activo no lo detendrá porque aún no está encendido (y dudo que pueda mantenerse en estas frecuencias de todos modos). sin embargo, el V B mi para Q1 también sería cero hasta que surgieran los rieles de polarización, por lo que no estaba seguro de cómo se propagaría el pico a través de un transistor que estaba en corte. ¿Sería la capacitancia de colector a emisor como sospechaba, acoplando los picos de alta frecuencia a la salida?

Puede agregar un interruptor en serie con la salida de la fuente de alimentación. Una vez que enciende la fuente de alimentación, la salida no está directamente conectada a un circuito debido al interruptor adicional. Por lo tanto, el pico de voltaje se puede eliminar agregando la serie de interruptores con la salida de la fuente de alimentación.

¿Cómo suprimir los picos de encendido relacionados con el rebote en la fuente de alimentación de banco de CC?
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