리플 사양은 측정 조건이 비교 가능하지 않는 한 신뢰성 있게 비교할 수 없다. 50mV 피크-투-피크(mVp-p) 리플로 규정된 전원 공급 장치가 80mVp-p로 규정된 제품보다 반드시 더 조용한 것은 아니다. 오실로스코프 대역폭, 프로브 연결 방식, 부하 조건의 차이가 보고된 결과를 바꿀 수 있다. 두 전원 공급 장치를 비교하기 전에 데이터시트에 인쇄된 수치만이 아니라 각 리플 값이 어떻게 측정되었는지 확인해야 한다.
리플 사양이 실제로 알려주는 것은 무엇인가?
출력 리플은 전원 공급 장치의 DC 출력에 남아 있는 원치 않는 AC 전압 변동이다. 제조사는 일반적으로 이를 밀리볼트 피크-투-피크(mVp-p)로 표현하며, 이는 관측된 파형 내에서 측정된 최고 전압과 최저 전압의 차이를 나타낸다.
예를 들어, 100mVp-p라는 사양은 명시된 테스트 조건에서 100mV의 측정된 피크-투-피크 변동을 나타낸다.
그러나 수치만으로는 완전한 측정을 설명하지 못한다. 두 데이터시트가 단순히 제조사가 서로 다른 테스트 방법을 사용했기 때문에 다른 리플 값을 보고할 수 있다.
리플 자체에 대한 보다 폭넓은 설명은 다음 가이드를 참조하십시오: 전원 공급 장치 리플 및 노이즈.
1. 오실로스코프 대역폭이 중요한 이유
측정 대역폭은 리플 판독값에 어떤 주파수 성분이 포함되는지를 결정한다.
전원 공급 장치 출력에는 상대적으로 저주파 리플뿐만 아니라 고주파 스위칭 노이즈와 스파이크도 포함될 수 있다. 측정 대역폭이 더 넓은 오실로스코프는 이러한 고주파 성분을 더 많이 포착할 수 있다.
예를 들어, 두 가지 오실로스코프 설정을 사용하여 동일한 전원 공급 장치를 테스트한다고 가정해 보자:
| 측정 설정 | 오실로스코프가 포착하는 것 |
|---|---|
| 20MHz 대역폭 | 제한된 대역폭 내의 저주파 리플 및 노이즈 성분 |
| 200MHz 대역폭 | 더 넓은 주파수 범위, 잠재적으로 추가 스위칭 스파이크 포함 |
200MHz 측정은 20MHz 설정이 필터링하는 주파수 성분을 포함하기 때문에 더 높은 피크-투-피크 값을 보일 수 있다.
이것이 반드시 전원 공급 장치의 실제 성능이 변했다는 것을 의미하지는 않는다. 측정 대역폭만 변한 것이다.
20MHz 대역폭 제한은 전원 공급 장치 리플 측정에 일반적으로 사용되지만, 보편적인 요구 사항은 아니다. 일부 애플리케이션은 고주파 노이즈를 평가하기 위해 더 넓은 대역 측정이 필요하다.
데이터시트를 비교할 때 “리플 및 노이즈: 100mVp-p, 20MHz 대역폭”과 같은 문구를 찾아보라.” 다른 제조사가 다른 대역폭에서 100mVp-p를 명시한다면, 두 수치는 직접적으로 동등하지 않다.
2. 프로브 연결이 리플 측정에 미치는 영향
동일한 오실로스코프 설정에서도 프로브가 전원 공급 장치에 연결되는 방식이 판독값에 상당한 영향을 미칠 수 있다.
표준 오실로스코프 프로브에는 종종 긴 접지 리드가 포함된다. 이 리드는 전자기 간섭을 포착할 수 있는 더 큰 측정 루프를 생성하며, 특히 스위칭 전원 공급 장치 주변에서 그러하다.
결과적으로 오실로스코프는 전원 공급 장치 출력 자체가 아닌 측정 설정에 부분적으로 기인하는 추가 스파이크를 표시할 수 있다.
보다 신뢰성 있는 측정을 위해 엔지니어들은 종종 다음을 사용한다:
- 짧은 접지 연결 원치 않는 노이즈 픽업을 줄이기 위해.
- 팁-앤-배럴 프로빙 프로브 팁과 접지 사이의 루프를 최소화하기 위해.
- 적절하게 종단된 동축 연결 적합한 저노이즈, 고주파 측정을 위해.
측정 위치도 중요하다. 출력 커패시터 양단에서 직접 측정한 판독값은 중간 배선과 PCB 트레이스가 추가적인 영향을 도입하기 때문에 멀리 떨어진 커넥터에서 측정한 것과 다를 수 있다.
따라서 두 리플 측정은 이상적으로 비교 가능한 프로브 방법과 측정 위치를 사용해야 한다.
3. 부하 조건이 리플 결과를 변화시키는 이유
출력 리플은 연결된 장치가 소비하는 전류량에 따라 달라질 수 있다.
최대 부하에서 테스트된 전원 공급 장치는 반부하 또는 거의 무부하에서 작동하는 동일한 장치와 다른 리플 파형을 생성할 수 있다.
예를 들어, 12V, 3A 전원 공급 장치는 다음 조건에서 테스트될 수 있다:
| 부하 조건 | 출력 전류 |
|---|---|
| 무부하 | 약 0A |
| 반부하 | 1.5A |
| 최대 부하 | 3A |
이러한 조건이 반드시 동일한 리플 측정값을 생성하지는 않는다.
일부 스위칭 레귤레이터는 효율을 개선하기 위해 경부하에서 작동 모드를 변경한다. 다른 제품들은 출력 전류가 증가함에 따라 다른 리플 특성을 보인다.
결과적으로, 최대 부하에서 측정된 리플 사양은 반부하에서 측정된 것과 자동으로 동등한 것으로 간주되어서는 안 된다.
데이터시트를 검토할 때 리플 수치가 정격 부하, 특정 출력 전류 또는 정의된 작동 조건 범위에 적용되는지 확인하라.
전기적 부하가 전원 공급 장치 동작에 미치는 영향에 대한 추가 맥락은 전원 공급 장치의 부하 조정을 참조하십시오.
리플 사양을 공정하게 비교하는 방법
두 전원 공급 장치를 평가할 때 다음 체크리스트를 사용하십시오:
- 대역폭: 두 리플 값이 동일한 대역폭 제한을 사용하여 측정되었습니까?
- 프로브 방법: 유사한 프로브 연결 및 접지 기법이 사용되었습니까?
- 측정 위치: 비교 가능한 출력 지점에서 판독값을 얻었습니까?
- 부하 조건: 전원 공급 장치가 정격 부하의 비교 가능한 비율로 작동하고 있었습니까?
- 측정 정의: 두 사양 모두 동일하게 명시된 조건에서 피크 간 리플 및 노이즈를 설명하고 있습니까?
예를 들어, 20MHz 및 최대 부하에서 측정된 50mVp-p와 200MHz 및 절반 부하에서 측정된 80mVp-p를 비교하는 것은 동일한 조건에서 어느 전원 공급 장치의 리플이 더 낮은지를 입증하지 못합니다.
테스트 조건이 누락된 경우, 결론을 도출하기 전에 측정 세부 정보를 요청하십시오.
리플 사양은 출력 전압 허용 오차와 동일합니까?
아닙니다. 리플은 DC 출력에 중첩된 AC 변동을 설명하는 반면, 출력 전압 허용 오차는 명시된 조건에서 공칭 DC 전압으로부터의 허용 편차를 설명합니다.
전원 공급 장치는 허용 가능한 공칭 출력 전압을 유지하면서도 측정 가능한 리플을 나타낼 수 있습니다.
다음에 관한 저희 기사에서 출력 전압 허용 오차 허용되는 DC 전압 변동을 해석하는 방법을 설명합니다.
최종 요점
리플 사양은 측정 조건이 이해될 때만 의미가 있습니다. 대역폭은 어떤 주파수 성분이 포착되는지를 결정하고, 프로브 연결은 측정 정확도에 영향을 미치며, 부하 조건은 전원 공급 장치의 동작에 영향을 미칩니다.
리플 성능을 공정하게 비교하려면 데이터시트에서 단순히 가장 낮은 mVp-p 수치가 아닌, 동등한 조건에서 측정된 값을 비교하십시오.
