나는 전자 지식이 제한적인 물리학 자입니다. 나는 보통 도움을 요청하기 전에 인터넷에서 내 문제를 광범위하게 연구합니다. 이것은 여기서 질문과 가능한 해결책을 제시 할 것이며, 내가 쓴 내용 을 확인 하거나 수정 하고 싶습니다.

나는 cca까지 비교적 저렴한 취미 신호 발생기를 얻고 싶습니다. 10MHz. 두 가지 요구 사항이 있습니다.

1. 플로팅 신호를 제공해야합니다.
2. 조리개 내에서 출력을 접지하고 DC 구성 요소가없는 신호를 얻을 수 있어야합니다.

Ad 1 :이 조건은 전원과 신호 발생기가 전기적으로 분리 된 경우에만 충족 될 수 있으며 변압기를 사용하여 달성 할 수 있습니다. 따라서 DC 전원을 사용하거나 외부 DC 전원이있는 신호 발생기는 문제가되지 않습니다.

광고 2 :이 조건을 충족시키는 합리적인 방법은 신호 발생기가 두 개의 2 차 권선 (예 : 12V-0V-12V)이있는 변압기를 사용하는 것입니다. 2 차 권선의 공통 와이어가 접지되면 진정한 음과 양의 전압을 얻을 수 있습니다.

실제로 모든 저렴한 신호 발생기는 DC 전원을 사용하는 것으로 보입니다 (조건 1로 인해 자동으로 배제됨). 예외적으로 FY3200S 모델이 있습니다 . 그러나이 비디오 에 따르면 , 신호 발생기 FY3200은 실제로 플로팅 된 출력 (부동 접지에서 110V 라인 전압, 50V 및 100uA)을 보유하지 않습니다. 다행히 2 차 스테이지에는 -12V, 5V 및 + 12V 입력이 필요하므로 DC 구성 요소없이 신호를 생성 할 수 있어야합니다 (조건 2).

비디오 작성자는 문제는 장치가 더 나은 선형 전원 공급 장치 대신 적절한 스위치 모드 전원 공급 장치를 사용하지 않고 전원 공급 장치 교체를 제안 한다는 것입니다 . [저는 220V와 110V 전원 라인 모두에서 장치를 사용할 수 있도록보다 편리한 스위치 모드 전원 공급 장치를 사용하고 있다고 생각합니다.] 그러나 선형 전원 공급 장치의 설계 또는 전원 공급 장치 교체의 이점에 대한 정보는 없습니다. 제공.

선형 전원 공급 장치를 만드는 것이 어렵지 않기 때문에 가장 좋은 방법은 원래 전원 공급 장치를 다음과 같은 것으로 대체하는 것입니다.

나는 쉽고 저렴하게 그런 것을 생산할 수 있었고 또한 2 차 권선의 공통 와이어와 접지 사이의 연결에 스위치를 추가 할 수있다 . 그리고 FY3200S의 2 단계 (및 박스)를 사용하면 훨씬 복잡한 전자 함수 생성을 다루지 않을 것입니다.

이것이 좋은 생각입니까? 이로 인해 표류 전류가 완전히 제거되지 않으면 최소한 전류가 감소합니까? 위의 전원 공급 장치가 애플리케이션에 적합합니까?

실제로 FY3200S 신호 발생기를 소유하고 있습니다. 내가 그것을 샀을 때, 나는 이미 그 안에있는 스위칭 전원 공급 장치의 의심스러운 품질과보고 된 높은 누전 전류를 알고있었습니다. 이러한 이유로 내장 스위치 모드 전원 공급 장치를 간단한 조정 된 선형 전원 공급 장치 (이러한 장치의 일반적인 모드)로 교체했습니다. 이 경로를 사용하려면 + 12V, -12V 및 + 5V를 제공해야합니다.

신호 발생기의 원래 스위치 모드 PSU를 찾았으므로 다시 연결하고 원래 스위처와 새로운 선형 전원 공급 장치를 사용하여 몇 가지 측정을 수행했습니다. 아마 선형 전원 공급 장치를 만들었을 때 그랬을 것입니다. 그러나 ¯ \ _ (ツ) _ / ¯

전원 공급 장치 설계

선형 전원 공급 장치는 매우 간단합니다.

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

LED는 디버깅을 지원하고 무부하 조건에서 레일이 조절되도록합니다. 이 시점에서 현재 요구 사항을 측정했지만 결과를 잊어 버렸고이 프로젝트에 대한 메모를 찾을 수 없습니다. 변압기는 각각 133mA (각각 + 12V 및 -12V) 및 425mA (+ 5V)가 가능합니다. 헤드 룸이 많지 않은 내 디자인을 기억하므로이 숫자가 도움이 될 수 있습니다.

귀하의 질문에있는 전원 공급 장치 회로는 나에게 받아 들일 수 있습니다 (비록 숫자를 실행하지는 않았지만). 단일 변압기를 사용하고 + 12V 레일에서 + 5V를 유도한다는 점을 제외하면 비슷합니다. 변압기가 한 다리에서 + 12V와 + 5V 모두에 전력을 공급할 수있는 충분한 전류를 공급할 수 있는지 확인하는 것이 좋습니다. 변압기와 커패시터의 크기를 조정하는 방법을 연구하십시오. 그 주제에 관한 많은 정보가 있어야합니다. 이 답변 은 좋은 출발점이 될 수 있습니다.

구현은 회로도보다 지저분합니다. 왜냐하면 내가 배치 한 모든 부분을 처리해야했기 때문입니다. 특히 5V 레일은 브리지 후에 병렬로 연결된 2 개의 변압기로 구동되며, ± 12V 레일에서 커패시터를 직렬 (밸런스 저항 포함)로 사용해야 적절한 전압 정격을 얻을 수 있습니다 (정류 된 변압기 출력은 24VDC와 같습니다) 무부하 조건에서 접지).

테스트 셋업 노트

테스트 설정이 끔찍할 수도 있습니다. 내 주전원 콘센트에는 안전 접지가 없으므로 (I ... 알고 있음) 이러한 측정에 대한 접지 기준은 중앙 가열 파이프 (금속 및 중앙 히터에 접지)에 연결된 와이어였습니다. 또한 소음 등을 집어 올리는 곳곳에 길고 긴 전선이있었습니다.

리골 DS1104Z를 사용하여 파형을 캡처 하였다; 멀티 미터 측정은 EEVBlog 121GW를 사용하여 수행되었습니다 (먼저 Fluke 17B +를 사용해 보았지만> 500Hz AC 측정에서는 끔찍합니다).

테스트를 위해 FY3200S의 채널 1 만 테스트했습니다. 출력은 10Vpp 1kHz 사인파로 설정되었습니다. 또한 10Vpp 1kHz 구형파로 모든 테스트를 수행했지만 새로운 정보가 나오지 않아 결과가 생략되었습니다. 또한 PSU 노이즈 측정에 0V DC 신호를 사용했습니다.

측정

아래 결과에서 항상 왼쪽에 원래 스위치 모드 PSU가 있고 오른쪽에 교체 선형 PSU가 있습니다.

파형

먼저 테스트 파형을 캡처합니다. PSU간에 차이가없는 것처럼 보입니다.

PSU 스위칭 노이즈

신호 발생기가 0V DC "신호"를 생성하도록 설정된 상태에서 신호 캡처 (50mV / div, 5µs / div)입니다. 왼쪽 이미지는 약 37kHz에서 스위칭 리플을 나타내며 오른쪽 이미지에는 없습니다.

스위칭 리플 (50mV / div, 50ns / div)의 근접. 왼쪽 이미지는 스위칭 리플을 보여줍니다. 올바른 이미지는 방금 임의 노이즈를 나타내는 것으로 나타났습니다 (때로는 스코프가 트리거 될 수도 있고 그렇지 않을 수도 있음).

파형 측정

멀티 미터는 사인파를 999.9Hz에서 3.515VAC RMS (10Vpp에 적합)로 측정했습니다.

구형파는 999.9Hz에서 4.933VAC RMS (충분히 근접)를 측정했습니다.

두 PSU 사이에는 큰 차이가 없었습니다.

DC 오프셋

신호의 DC 오프셋은 DC 모드에서 멀티 미터로 측정되었습니다. 결과 :

            |  switching PSU |  linear PSU
------------+----------------+-------------
  sine wave |        17.9 mV |     20.7 mV
square wave |        19.1 mV |     23.8 mV

스위칭 PSU에 유리한 작은 차이가 있습니다. 선형 PSU에 사용한 7812/7912 선형 레귤레이터의 비대칭으로 인한 것일 수 있지만 더 이상 조사하지는 않았습니다.

누전 전압

이것이 문제의 핵심이며, 이러한 신호 발생기에서 PSU를 대체하는 가장 일반적인 이유입니다. 내 접지 기준 (중앙 가열 파이프)과 신호 발생기의 접지 사이에 오실로스코프 또는 멀티 미터를 연결하여 측정했습니다. 신호 발생기 출력 신호 자체 (10Vpp 1kHz 사인)는 연결되지 않은 상태로 남아 있습니다.

분명히 선형 PSU는 변압기의 용량 성 커플 링 및 배선으로 인해 누전이 여전히 발생하지만 스위칭 PSU (이미지 50V / div, 5ms / div)보다 우수합니다.

멀티 미터 측정 결과 개방 회로 접지 간 전압이 스위칭 PSU (92VAC RMS)보다 선형 PSU (39VAC RMS)에 대해 실제로 낮습니다.

누전 전류

그러나 실제 차이는 접지 누설 전류에 있습니다. 5.5µA에서는 선형 PSU 성능이 약간 실망하지만 334µA의 스위칭 PSU보다 2 배 더 우수합니다!

종류의 결론

그래 이 물건에는 엉터리 전원 공급 장치가 있습니다. 나는 그 안전에 대해 거의 믿지 않으며 ~ 0.3mA 누설 전류가 민감한 회로에서 하루를 망칠 수 있습니다. 그리고 내가 온라인에서 읽은 내용에서 일부 표본은> 1mA 누설 전류를 나타냅니다.

그러나 PSU를 선형 전원 공급 장치로 교체하면이 기능이 크게 향상 될 수 있으며 약간의 재미난 프로젝트가 될 수 있습니다. 모든 레일에 선형 전원 공급 장치를 사용했는데 (또한 스위칭 리플을 쉽게 제거 할 수 있음), 다른 외부 DC 12V 또는 5VDC 전원 공급 장치에서 필요한 레일을 유도하기 위해 DC-DC 컨버터를 사용하는 다른 사람들에 대해 들었습니다.

이 경로를 사용하려면 격리되지 않은 USB 포트로 수행하려는 작업도 고려하십시오.

결국 교체 용 선형 PSU를 사용하면 결과가 만족스러워 보입니다. 스위칭 리플 없음, 5µA 누설 전류, 30VAC 개방 회로 접지 간 (여전히주의해야 할 사항). 완벽하지는 않지만 100 달러 미만인 경우 취미 수준에서는 괜찮습니다.

더 높은 주파수에서의 신호 품질

최근 편집에서 "... 최대 10MHz까지" 를 추가했습니다 . 이 저렴한 신호 발생기는 고주파수에서는 크지 않습니다. 예를 들어 10MHz에서 좋은 구형파가 필요하다면 더 많은 돈을 써야 할 것입니다. 10kHz, 1MHz, 6MHz 및 10MHz에서 FY3200S 10Vpp 구형파의 캡처를 추가했습니다.

10MHz에서 무슨 일이 일어나고 있는지조차 확실하지 않습니다. 아마도 신시사이저 주파수는 10MHz로 균등하게 나눌 수 없으므로 모든 제곱 펄스의 길이가 같지 않아 고스트가 발생할 수 있습니다.

사인파가 더 쉬우므로 상당히 좋아 보이지만 더 높은 주파수에서는 약간의 왜곡이 나타납니다.

소리가 나기 때문에 두 개의 리튬 9V 블록을 사용하는 것이 좋습니다. 간단하고 저렴하며 휴대 가능하며 전원 및 벅 컨버터 아티팩트가 없습니다. 또한 선반에 몇 년 동안 앉아서 필요할 때 언제 어디서나 작동합니다.

독창적 인 어설 션

AD1, 갈바닉 절연이 표준입니다. DC 출력 플러그 팩에서 전원을 켜면 플러그에 붙어있는 정류기와 커패시터가있는 부품 내부에 주 변압기가 있으며 DC 소스가있는 한 컴퓨터 전원 공급 장치처럼 접지되지 않은 경우 DC 전압이 이유 내에서 플로팅 될 수 있습니다 (달리 명시되지 않는 한 일반적으로 주 접지 최대에서 + -500V)

AD2, 복잡성을 낮추려면, 예를 들어, 그 구성을 사용하여 포지티브 및 네거티브 공급 레일을 교정 할 수 있습니다. 스위치 모드로 수행 할 수있는 많은 방법이 있지만 더 많은 정보를 원하지 않는 한 변압기에 남겨 두겠습니다.

이제 DC 공급 장치를 주전원 전압에서 전기적으로 절연 할 수 있음을 확인 했으므로 다음 부분, FY3200S에 대한 귀하의 의견을 다루어야합니다. 이것은 주전원으로부터 분리되는 부작용이며 선형 전원 공급 장치와 같은 스위치 모드 공급 장치가 될 수 있습니다 고립되도록 건축

문제는 변압기 자체와 같이 2면을 연결하는 것이 선형 공급 장치의 경우 60Hz 변압기이거나 스위치 모드의 경우 고주파 변압기 일 때입니다 .2 개의 권선 사이에 약간의 정전 용량이 있습니다.이 정전 용량은 일반적으로 절연 된 측면 "접지"에 중첩 된 매우 낮은 전류에서 약 절반의 주 ​​전압을 남겨 두게됩니다. 이것은 비디오 링크, 선형 전원 공급 장치에 동일한 문제가 있다는 것을 감추고 볼 수있는 것입니다.

또한 그는 50mA가 아니라 "100uA"라고 말하고 50mA는 누구에게나 치명적이라고 지적합니다.

그리고 완성도를 위해 사용한 회로도는 이러한 이유로 출력 접지에 연결된 주 접지를 보여 주지만 갈바닉 절연에 대한 희망을 잃을 것입니다. 실제 솔루션은 신호를 연결하기 전에 참조 와이어를 연결하는 것입니다

이를 줄이기위한 게으른 접근 방식은 일반적으로 출력 접지와 주 접지 사이의 100K 또는 1MΩ 저항입니다. 이렇게하면 중첩 된 주전원의 진폭이 낮아 지지만 필요한 경우 해당 지점에서 계속 끌어낼 수 있습니다.

때로는 무차별 대대적 인 매력이 있습니다.

격리 변압기라고하는 변압기 클래스가 있습니다. 전원 공급 장치에서 장치를 완전히 분리하여 원하는 것을 정확하게 수행하기위한 것입니다.

Digi-key로 이동하여 검색 기능을 사용하면 $ 20 미만의 50 VA 120/240 ~ 120 VAC 절연 변압기를 찾을 수 있습니다.

절연을 달성하는 또 다른 방법은 일반 함수 발생기를 사용하여 절연 변압기를 출력에 배치하는 것입니다. 좁은 주파수 범위에서 변압기를 쉽게 구축 할 수 있습니다. 주파수 범위가 커질수록 신호 절연 변압기를 만들기가 더 어려워집니다.

선형 공급 장치는 또한 전력 정류기에서 생성되는 주 주파수의 고조파로 인해 많은 고주파 노이즈를 발생시킵니다. 이러한 고조파는 일반적으로 최대 약 20MHz의 시스템에서 존재하고 측정 가능합니다. 선형 공급 장치와 스위처 모두에 대한 제품 EMI 보고서에서 종종 볼 수 있습니다. 스위칭 속도가 빠른 전력 정류기를 사용하여 고조파를 줄입니다. 정류기가 빠를수록 충전량이 적습니다. 고주파를 생성하는 메커니즘은 다이오드에 저장된 전하가 역전 류에 의해 고갈 된 후 정류기 전류가 빠르게 스냅 핑된다는 것입니다. 다이오드가 꺼지면 역전 류가 잠시 흐릅니다.

전원을 끄는 동안 다이오드 전류의 급격한 변화는 더 높은 주파수를 생성 할 수 있습니다. 예를 들어, 빠르게 분리되는 특수 다이오드는 마이크로파 신호를 생성하는 데 사용됩니다. 이를 단계 복구 다이오드라고합니다.

이러한 고주파는 절연 장벽을 연결하는 작은 정전 용량을 통과합니다. 오디오 시스템에서는이를 제거하기 어려운 윙윙 거리는 소음이 발생할 수 있습니다.