Измерения ·
Измерение пульсаций низковольтного блока питания осциллографом: как подключить щуп без ошибки
Заземляющий провод щупа подключайте только к точке, соединённой с минусом выхода блока питания, а сигнальный контакт — к плюсовой. Вход осциллографа переведите в режим AC и включите ограничение полосы 20 МГц, если прибор это позволяет. Тогда на экране останется переменная составляющая выхода, и по ней можно измерить размах и частоту. Если землю щупа взять не там, вы увидите всплески от тока цепи и наводок, а не пульсации блока.
Почему земля щупа — главная ошибка
Заземляющий провод щупа электрически соединён с корпусом осциллографа. Когда вы цепляете его к точке, не связанной с минусом выхода, через этот провод замыкается путь для тока проверяемой цепи. На экране появляется падение напряжения на проводах и наводки — форма, которой в самом блоке питания нет.
На низковольтном выходе ошибка часто выглядит как резкие выбросы в сотни милливольт, хотя реальные пульсации могут быть в разы меньше. Поэтому сначала мультиметром в режиме прозвонки проверьте, какой контакт выходного разъёма соединён с минусом. Туда и ставьте землю щупа.
Не подключайте землю к корпусу прибора или к случайному винту, если не знаете, соединён ли этот корпус с минусом выхода. В изолированных адаптерах минус выхода обычно с корпусом не связан, и такое подключение как раз создаёт лишний путь тока.
Настройка осциллографа: AC и ограничение полосы
Пульсации — это небольшая переменная составляющая поверх постоянного напряжения. В режиме DC она смещена вверх и плохо видна. Режим AC убирает постоянную составляющую, и пульсации занимают весь экран.
Ограничение полосы 20 МГц отсекает высокочастотные наводки и звон щупа, которые к работе блока питания не относятся. Есть ли такой режим и как он включается — смотрите в документации к своему осциллографу: у разных моделей это отдельная кнопка, пункт меню или комбинация.
Согласуйте делитель щупа с настройкой входа: если на щупе переключатель 10:1, вход тоже должен быть в положении 10:1. Иначе размах на экране будет отличаться от реального в десять раз. Перед измерением замкните сигнальный контакт щупа на его землю и убедитесь, что линия стоит на нуле.
Выбор точки подключения на выходе
Подключайтесь как можно ближе к выходным контактам блока питания: к контактам разъёма или к точке пайки провода на плате. Длинный провод добавляет индуктивность и сопротивление, и на нём видны дополнительные выбросы.
Не удлиняйте заземляющий провод щупа. Чем он длиннее, тем больше наводок он ловит. Если штатный провод не достаёт до нужной точки, лучше найти другой способ добраться до выхода, чем наращивать землю.
Если нужны пульсации самого блока, не измеряйте их на нагрузке или на конце длинного кабеля: там к пульсациям добавятся помехи от нагрузки и проводов. И проверьте по конструкции, соединён ли минус выхода с корпусом прибора, — от этого зависит, безопасно ли вообще такое подключение.
Блок питания 5 В, 2 А. По документации пульсации — не более 50 мВ размах при токе 2 А. Землю щупа ставите на минусовой контакт разъёма, сигнал — на плюсовой. Включаете AC и ограничение 20 МГц. При токе 2 А на экране пилообразная пульсация: 3 клетки при чувствительности 20 мВ на клетку, то есть 60 мВ. Период 10 мкс даёт частоту 100 кГц. Размах 60 мВ выше нормы 50 мВ — повод проверить выходной конденсатор и условия нагрузки.
Как зафиксировать размах и частоту
Установите развёртку так, чтобы на экране было несколько периодов пульсаций. Затем поднимайте чувствительность по вертикали, пока пульсации не займут удобную часть экрана. Слишком крупный масштаб обрежет вершины, слишком мелкий не даст точности.
Размах — это разница между максимумом и минимумом осциллограммы. Измерьте её по клеткам или курсорами. Период измерьте по соседним одинаковым точкам и пересчитайте в частоту: частота равна единице, делённой на период. Период 10 мкс соответствует 100 кГц, период 10 мс — 100 Гц.
Запишите и форму сигнала: пилообразная, прямоугольная, с выбросами. Частота подсказывает источник пульсаций — сетевые 50 или 100 Гц или работа преобразователя в десятки и сотни килогерц. Форма помогает понять, что именно происходит в схеме.
- Земля щупа стоит на контакте, прозвоненном как минус выхода.
- Вход осциллографа в режиме AC.
- Ограничение полосы 20 МГц включено.
- Делитель щупа совпадает с настройкой входа.
- Ноль проверен при замкнутом на землю сигнальном контакте.
- Размах и период измерены, частота посчитана.
- Форма пульсаций записана.
Когда результат нельзя сравнивать с нормой
Норма пульсаций задаётся для конкретных условий: выходного напряжения, тока нагрузки и температуры. Если вы измеряете без нагрузки или при другом токе, размах будет иным. Сравнивать такое измерение с паспортной цифрой нельзя.
На результат влияют длина проводов, качество щупа и наводки от соседних устройств. Поэтому сравнивайте только измерения в одинаковых условиях: одно и то же напряжение, тот же ток и тот же способ подключения. Если норма для вашей модели не указана, измерение остаётся ориентировочным.
Прекратите самостоятельные измерения и обратитесь к квалифицированному специалисту, если блок питания при подключении щупа ведёт себя нестабильно, греется или выдаёт напряжение выше заявленного. Работу внутри импульсного блока и возле заряженных конденсаторов выполняет специалист.