СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 6/2016

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 73 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 6 2016 Источник питания Аккумулятор R аккум R ип_вых V шума V пост Идеальный источник ЭДС Источник питания Аккумулятор Индуктивность Z индукт R аккум R ип_вых V шума V пост Идеальный источник ЭДС Рис. 3. Схема зарядки аккумулятора с учётом внутреннего сопротивления и шума источника питания Рис. 4. Добавление индуктивности для снижения шума среднего размера (и до 1 Ом и более для очень маленьких, например, дис- ковых аккумуляторов). Но в этой ста- тье мы рассматриваем аккумуляторы, рассчитанные на большой ток, поэто- му будем предполагать, что внутрен- нее сопротивление лежит в диапазо- не нескольких десятков мОм. Выход источника питания, заряжа- ющего аккумулятор, имеет свой шум. Типовое значение напряжения шума может составлять 10 мВ пик-пик для источ- ника питания с выходным напряжени- ем 10 В. На рисунке 3 показана эквива- лентная схема аккумулятора и источни- ка питания, учитывающая внутреннее сопротивление и шум последнего. Шум напряжения на выходе источника пита- ния представлен источником пере- менного напряжения, включённым последовательно с выходом постоян- ного тока. Это переменное напряжение (шум) будет выглядеть как переменный ток, протекающий через очень малое последовательное сопротивление акку- мулятора, и по закону Ома: I шума = V шума / (R ип_вых + R аккум ). Когда частота падает ниже 100 Гц, величина R ип_вых стремит- ся к нулю. Таким образом, шум измеряемого тока – это не шум, обусловленный изме- рением, а реальный шум тока, порож- дённый шумом выходного напряже- ния источника питания, который про- является в виде тока через внутреннее последовательное сопротивление акку- мулятора. Даже малошумящий источ- ник питания может создавать шум тока в аккумуляторе, несмотря на то, что вну- треннее сопротивление аккумулятора весьма мало. Чтобы определить, когда ток зарядки достигнет порога отключения в присут- ствиишумового тока, можно использо- вать усреднение результатов измерения. Выполнив интегрирование в течение нескольких секунд или даже одноймину- ты, можно существенно подавить пере- менную составляющую шума и полу- чить стабильное значение постоянного тока, которое затем сравнить с порогом отключения. Но что еслиисточник пита- ния не позволяет усреднять измеряемый ток? В этом случае нужно выполнить несколько измерений, ввести их в ком- пьютер, усреднить ииспользовать сред- нее значение для определениямомента достижения тока отключения. Другой метод заключается в исполь- зовании индуктивности, включённой последовательно с аккумулятором, как показано на рисунке 4. Индуктивность обладает малым импедансом на низких частотах и большим импедансом на высоких частотах. Из закона Ома сле- дует, что I шума = V шума / (Z ип_вых + Z индукт + + Z аккум ). С ростом частоты величина Z индукт возрастает и становится доми- нирующим членом знаменателя, в результате токовый шум I шума снижа- ется с ростом частоты. Таким образом индуктивность создаёт фильтр ниж- них частот и подавляет шум на высо- ких частотах. Это позволяет снизить шум и точнее определить, достигнут ли порог тока отключения. В идеальном случае частота среза это- го фильтра должна быть менее 10 Гц, что позволяет сильно подавить токо- вый шум вблизи постоянной состав- ляющей. Если предположить, что ток зарядки равен 20 А, а последователь- ное сопротивление аккумулятора равно 10 мОм, то потребуется индуктивность в несколько сотен мкГн. Заметьте, что индуктивность должна пропускать пол- ный ток зарядки 20 А, так что малень- кий компонент для поверхностно- го монтажа тут не подойдёт. Тем не менее, нет ничего сложного в том, что- бы вручную намотать провод на торо- идальный сердечник и сделать подхо- дящую индуктивность. Новости мира News of the World Новости мира Altium Limited – партнёр Национального чемпионата WorldSkills Russia 2016 Altium Limited, ведущий мировой разра- ботчик в области автоматизации проекти- рования электронных устройств, выступил официальным партнёром Национального чемпионата «Молодые профессионалы (WorldSkills Russia) 2016», который про- шёл с 23 по 27 мая 2016 г. на площадке Крокус-Экспо в Красногорске. В чемпио- нате приняли участие молодые представи- тели рабочих специальностей в возрасте от 18 до 22 лет, а также юниоры в возрас- те от 10 до 17 лет. Компания Altium Limited поддержала мероприятие в компетенции «Электрони- ка». В рамках партнёрства Altium предо- ставил несколько лицензий последней вер- сии своего флагманского решения Altium Designer 16.1 для проведения конкурса по проектированию печатных плат. www.altium.com