Um die Ripplespannung eines Netzteils zu messen, braucht man die gleichgerichtete Wechselspannung dieses Netzteils.
Der Ausgang muss unbedingt belastet werden, je grösser die Last, desto stärker die Ripplespannung.
Sehen wir uns den Schaltplan an. Um das Ganze überschaubar zu halten, benutzen wir ein super einfaches Netzteil,
bestehend aus einem Trafo für die Wechselspannung, einem Brückengleichrichter und einem Elko von 3300uF für die Glättung der Ausgangsspannung.
Mit nur einer geringen Belastung durch LED mit Vorwiderstand sieht die Ausgangsspannung ziemlich glatt aus.
Man darf sich jedoch davon nicht täuschen lassen! Ripple ist auf jeden Fall vorhanden, das sieht man in der Vergrösserung eines Ausschnitts. [Tran-plot2]
Auch sollte man die Simulationsdauer genügend lang wählen. Ist sie zu kurz, so hat sich die Ausgangsspannung noch nicht stabilisiert
und steigt weiter an, wenn auch nur geringfügig. Damit wäre eine genaue Messung nicht möglich.
Die Höhe der Ripplespannung ergibt sich aus der Differenz von Maximum und Minimum
der angezeigten Sägezahnspannung: Vripple = Vmax - Vmin.
Damit LTspice nicht gleich am Anfang der Simulationskurve misst,
muss man einen Bereich angeben, wir nehmen dazu die letzten 50ms: FROM 750m TO 800m.
Zum Ermittlen der Frequenz brauchen wir eine Referenzspannung, den Mittelwert von Vmax und Vmin.
Dazu addieren wir zu Vmin die Hälfte der Ripplespannung: Vref = Vmin + Vrip/2
Für die Frequenz messen wir anschliessend die Zeit einer Periode, d.h. die Zeit, die in unserem Messbereich vom ersten Punkt,
wo die Ausgangsspannung *ansteigend* den Referenzwert erreicht (der Triggerpunkt), bis zu dem Punkt,
wo die Ausgangsspannung zum zweiten Mal ansteigend den Referenzwert erreicht (Targetpunkt).
Die Frequenz resultiert aus dem Kehrwert der Zeitdifferenz: f = 1 / (t1 - t0).
Ohne Angabe einer Zeitverzögerung misst LTspice von Anbeginn. Diese Verzögerungszeit teilen wir LTspice mit dem Schlüsselwort "TD=..." mit: TD = 750m.
(Vergleiche dazu die Messanweisung auf dem Schaltplan.)
Die für diese Messungen notwendigen Anweisungen sind auf dem Schaltplan notiert.
Die Ergebnisse findet man in der LOG-Datei:
vmax: MAX(v(v+))=16.1276 FROM 0.75 TO 0.8
vmin: MIN(v(v+))=16.0973 FROM 0.75 TO 0.8
vrip: vmax-vmin=0.030262
vref: vmin+vrip/2=16.1124
t0: time=0.754988 at 0.754988
t1: time=0.764984 at 0.764984
tint: t1-t0=0.00999599
frip: 1/tint=100.04
tint2=0.00999599 FROM 0.754988 TO 0.764984
f2: 1/tint2=100.04
Danach haben wir bei gering belastetem Ausgang eine Ripplespannung von ungefähr 30mV,
die Ripplefrequenz beträgt - wie zu erwarten war - 100Hz (50Hz Trafo-Wechselspannung).
Alternativ zu der separaten Messung von t0 und t1 kann man dieses Intervall direkt messen (siehe Angabe auf dem Schaltplan),
diese Art ist jedoch etwas gewöhnungsbedürftig.
RudiS
P.S.: Trafo und Gleichrichter-Symbol sind irgendwo auf dem Board vorhanden, ich glaube bei "Symbole".
Eine echte Belastung ist der mit "LOAD" bezeichnete Widerstand. Wenn man die Ripplespannung unter
solch einer Belastung messen möchte, muss die Verbindung zur Ausgangsspannung eingezeichnet und
der Wert des Lastwiderstandes auf 120R geändert werden.
Der Ausgang muss unbedingt belastet werden, je grösser die Last, desto stärker die Ripplespannung.
Sehen wir uns den Schaltplan an. Um das Ganze überschaubar zu halten, benutzen wir ein super einfaches Netzteil,
bestehend aus einem Trafo für die Wechselspannung, einem Brückengleichrichter und einem Elko von 3300uF für die Glättung der Ausgangsspannung.
Mit nur einer geringen Belastung durch LED mit Vorwiderstand sieht die Ausgangsspannung ziemlich glatt aus.
Man darf sich jedoch davon nicht täuschen lassen! Ripple ist auf jeden Fall vorhanden, das sieht man in der Vergrösserung eines Ausschnitts. [Tran-plot2]
Auch sollte man die Simulationsdauer genügend lang wählen. Ist sie zu kurz, so hat sich die Ausgangsspannung noch nicht stabilisiert
und steigt weiter an, wenn auch nur geringfügig. Damit wäre eine genaue Messung nicht möglich.
Die Höhe der Ripplespannung ergibt sich aus der Differenz von Maximum und Minimum
der angezeigten Sägezahnspannung: Vripple = Vmax - Vmin.
Damit LTspice nicht gleich am Anfang der Simulationskurve misst,
muss man einen Bereich angeben, wir nehmen dazu die letzten 50ms: FROM 750m TO 800m.
Zum Ermittlen der Frequenz brauchen wir eine Referenzspannung, den Mittelwert von Vmax und Vmin.
Dazu addieren wir zu Vmin die Hälfte der Ripplespannung: Vref = Vmin + Vrip/2
Für die Frequenz messen wir anschliessend die Zeit einer Periode, d.h. die Zeit, die in unserem Messbereich vom ersten Punkt,
wo die Ausgangsspannung *ansteigend* den Referenzwert erreicht (der Triggerpunkt), bis zu dem Punkt,
wo die Ausgangsspannung zum zweiten Mal ansteigend den Referenzwert erreicht (Targetpunkt).
Die Frequenz resultiert aus dem Kehrwert der Zeitdifferenz: f = 1 / (t1 - t0).
Ohne Angabe einer Zeitverzögerung misst LTspice von Anbeginn. Diese Verzögerungszeit teilen wir LTspice mit dem Schlüsselwort "TD=..." mit: TD = 750m.
(Vergleiche dazu die Messanweisung auf dem Schaltplan.)
Die für diese Messungen notwendigen Anweisungen sind auf dem Schaltplan notiert.
Die Ergebnisse findet man in der LOG-Datei:
vmax: MAX(v(v+))=16.1276 FROM 0.75 TO 0.8
vmin: MIN(v(v+))=16.0973 FROM 0.75 TO 0.8
vrip: vmax-vmin=0.030262
vref: vmin+vrip/2=16.1124
t0: time=0.754988 at 0.754988
t1: time=0.764984 at 0.764984
tint: t1-t0=0.00999599
frip: 1/tint=100.04
tint2=0.00999599 FROM 0.754988 TO 0.764984
f2: 1/tint2=100.04
Danach haben wir bei gering belastetem Ausgang eine Ripplespannung von ungefähr 30mV,
die Ripplefrequenz beträgt - wie zu erwarten war - 100Hz (50Hz Trafo-Wechselspannung).
Alternativ zu der separaten Messung von t0 und t1 kann man dieses Intervall direkt messen (siehe Angabe auf dem Schaltplan),
diese Art ist jedoch etwas gewöhnungsbedürftig.
RudiS
P.S.: Trafo und Gleichrichter-Symbol sind irgendwo auf dem Board vorhanden, ich glaube bei "Symbole".
Eine echte Belastung ist der mit "LOAD" bezeichnete Widerstand. Wenn man die Ripplespannung unter
solch einer Belastung messen möchte, muss die Verbindung zur Ausgangsspannung eingezeichnet und
der Wert des Lastwiderstandes auf 120R geändert werden.
Zuletzt bearbeitet:
