Por que a regulamentação da minha fonte de alimentação de 5 volts é tão ruim e como resolvê-la?

Comprei uma fonte de alimentação de 5 volts na Amazon. Funciona a partir de 120 VCA e produz energia CC. É uma fonte de alimentação comutada. Se eu colocar um multímetro na saída, ele sempre mostra aproximadamente 5,0 VCC.

Eu me deparei com extrema dificuldade ao usar esta fonte de alimentação para qualquer tipo de projeto real. A saída é extremamente barulhenta.

Conectei alguns capacitores pequenos com um valor de 10 pF e 10000 pF à saída da fonte de alimentação. Eu acho que a fonte de alimentação teria pequenos capacitores desse tipo em qualquer caso, mas aparentemente não. Isso elimina muito ruído HF que sai da fonte de alimentação. Infelizmente, esse ruído não é realmente o problema.

Aqui está a aparência da fonte de alimentação no meu osciloscópio sem carga.

Ajustando a escala de tempo e escala de tensão, vi isso

O canal em azul é a saída da fonte de alimentação. O canal em amarelo é a saída de uma rede de filtros que construí. Usei o lado de baixa tensão de um transformador de rede e um capacitor eletrolítico grande. Aqui estão fotos dessas, embora eu duvide que isso importe. O indutor é conectado em série à minha carga (se houver) e o capacitor é paralelo à fonte de alimentação.

Decidi testar apenas a fonte de alimentação com uma carga resistiva. Eu selecionei um resistor de 10 ohm. Isso deve fornecer uma carga de aproximadamente 500 miliamperes.

A rede de filtros lida com algumas das oscilações, mas ainda há um pico de quase 1 volt na saída da rede de filtros. Tentei mover o capacitor, mas faz pouca diferença. De fato, mesmo com o capacitor desconectado, a saída não muda muito.

Aqui está um pequeno transformador removido de uma fonte de alimentação comutada. Liguei os 5 volts em série com o primário deste transformador.

E a vista do meu osciloscópio:

Parece que quase qualquer indutor filtra a oscilação com o período de aproximadamente 3,5 microssegundos. Mas esse pico enorme precede a oscilação permanece. Nesse caso, a fonte de alimentação salta mais de 2 volts. 2 volts em uma fonte de alimentação destinada a 5 volts é de 40%.

O interessante sobre isso é que o capacitor parece não fazer diferença. É velho, mas tentei vários e obtive o mesmo resultado. Todos eles têm alguma capacitância, embora possa diminuir ligeiramente ao longo do tempo.

Dado o fato de que a tensão ainda oscila em todo o lugar com o capacitor, minha única teoria é que o circuito dentro da fonte de alimentação está realmente diminuindo sua própria saída. Se o regulador na saída da fonte de alimentação fosse desligado, a tensão diminuiria para baixo porque o capacitor descarregaria lentamente. É quase como se a fonte de alimentação estivesse internamente em curto por um breve período de tempo, então o regulador fica um pouco louco e "toca" enquanto tenta encontrar 5 volts novamente.

Por que a regulamentação da minha fonte de alimentação de 5 volts é tão ruim e como resolvê-la?

Embora eu não possa imaginar que isso ajudaria, aqui está uma foto da fonte de alimentação com o gabinete desligado

Atualizar:

Realizei um teste adicional com o transformador de rede como um filtro conectado em série com 4 resistores. Um dos resistores era o resistor de 10 ohm, os outros três eram 6 ohm. Isso deve fornecer uma resistência de 1,66 ohms para aproximadamente 3,125 amperes de corrente. Isso não altera nada significativamente na saída observada. Eu invertei minhas sondas neste teste, para que as cores nesta captura de tela também sejam invertidas.

Aqui está um close do "pico" como eu o chamei.

Eu também tentei conectar um capacitor de 1 microfarad na fonte de alimentação enquanto ele estava dirigindo a carga de 10 ohm. Aqui está o que parecia

Uma tampa de 39000uF e um enrolamento de transformador são demais para um filtro.

Eu suspeito que sua fonte de alimentação está com defeito, mal projetada ou está sendo operada fora das especificações. Os picos estão ocorrendo a uma taxa de ~ 85-90 kHz, que pode ser a frequência de comutação. O toque de alta frequência depois é claramente devido aos picos. Se você puder ampliar os picos com seu escopo, poderá contar mais a você (a nós). Um link para a página da Amazon ou uma folha de dados também seria útil.

Independentemente disso, suas opções são:

1. Tente um filtro mais razoável - talvez alguns capacitores de cerâmica de microfarads.
2. Devolva ou substitua o suprimento.

A sugestão do Photon de tentar uma carga maior também é boa.

Eric Urban, Com relação a mim, parece que você não entende completamente essa abominação útil do comutador? Em particular, você sabe o quão perigoso pode ser entrar.

Por natureza, eles têm uma regulamentação muito ruim, porque todas as regras são violadas no menor número possível. A melhor solução para você é comprar um comutador com (digamos) saída de mais de 10 volts e segui-lo com um chip regulador de tensão que fornecerá 5 V com impedância de O / P muito baixa.

É isso que está dentro dos itens maiores e mais caros.

Parece um típico conversor de CA para CC. 350W talvez e possa ser qualquer topologia de dois comutadores, dados dois comutadores mostrados, difícil de dizer com certeza. O transformador fornece isolamento do primário ao secundário em qualquer caso. Eu recomendo o uso de uma sonda diferencial ao observar as formas de onda laterais secundárias ou flutuar com cuidado o osciloscópio através de um transformador de isolamento ou plugue de trapaceiro. O que você está vendo pode ser um problema de loop de terra (?). Um acordo com outras pessoas que os suprimentos normalmente precisam de uma carga para regular; caso contrário, eles podem operar no modo de frenagem ou algum outro modo para tentar gerar feedback para regular a tensão definida.