Hvordan måle strømtapet ved bytte av strømforsyning med digitalt oscilloskop
Den nye arkitekturen til SMPS:Switch Mode PowerSupply) må gi høy strøm og lav spenning til prosessorer med høy datahastighet og GHz-klasse, noe som tilfører usynlig nytt press til kraftenhetsdesignere når det gjelder effektivitet, strømtetthet, pålitelighet og kostnad. For å ta hensyn til disse kravene i designet, har designere tatt i bruk nye arkitekturer som synkron rettingsteknologi, aktiv effektfilterkorreksjon og økende svitsjefrekvens. Disse teknologiene gir også noen større utfordringer, for eksempel høyt effekttap, varmespredning og overdreven EMI/EMC på bytteenheter.
Under overgangen fra "av" (på) til "på" (av) tilstand, vil strømforsyningsenheten ha høyt strømforbruk. (Men strømtapet til bytteenheter i "på" eller "av"-tilstand er mindre, fordi strømmen gjennom enheten eller spenningen på enheten er veldig liten). Induktorer og transformatorer kan isolere utgangsspenningen og jevne ut laststrømmen. Induktorer og transformatorer er også utsatt for byttefrekvens, noe som resulterer i strømtap og sporadiske feil på grunn av metning.
Fordi kraften som forsvinner i svitsjestrømforsyningsenheten bestemmer den totale effektiviteten til den termiske effekten til strømforsyningen, er det svært viktig å måle strømtapet til svitsjeenheten og induktoren/transformatoren. Denne målingen kan bestemme effekteffektivitet og varmespredning.
Måling og analyse av effekttap
1. Testenhet som kreves for måling av strømtap
Forenklet krets for brytertransformasjon. MOSFET-felteffekttransistoren kontrollerer strømmen under eksiteringen av 40kHz-klokken. MOSFET er ikke koblet til AC-materjord eller kretsutgangsjord, det vil si at den er isolert fra jord. Derfor er det umulig å bare måle jordingsreferansespenningen med et oscilloskop, fordi hvis jordingsledningen til sonden er koblet til en hvilken som helst terminal på MOSFET, vil punktet bli kortsluttet med bakken gjennom oscilloskopet.
I dette tilfellet er differensialmåling en god måte å måle spenningsbølgeformen til M0SFET. Ved differensialmåling kan du måle VDS, det vil si spenningen på dreneringsterminalen og kildeterminalen til MOSFET. VDS kan flyte over spenningen, og spenningsområdet kan være flere titalls volt til hundrevis av volt, avhengig av spenningsområdet til strømforsyningsenheten. Du kan måle VDS på flere måter:
Chassisjordledning til opphengsoscilloskop. Det anbefales å ikke bruke det, fordi det er ekstremt skadelig for brukeren, enheten som testes og oscilloskopet.
To konvensjonelle ensidige passive prober brukes til å koble sammen jordingsledningene deres, og deretter brukes kanalberegningsfunksjonen til oscilloskop for å måle. Denne målemetoden kalles kvasi-differensiell måling. Men selv om den passive sonden kan brukes i kombinasjon med forsterkeren til et oscilloskop, mangler den funksjonen "common mode rejection ratio" (CMRR) som på riktig måte kan blokkere enhver vanlig modusspenning. Denne innstillingen kan ikke måle spenningen nøyaktig, men den eksisterende sonden kan brukes.
Bruk sondeisolatoren som er tilgjengelig i butikken for å isolere oscilloskopets chassis fra bakken. Jordingsledningen til sonden vil ikke lenger være hovedjordingspotensialet, og sonden kan kobles direkte til et testpunkt. Probeisolator er en effektiv løsning, men den er dyr, og kostnaden er to til fem ganger høyere enn differensialsonde.
Bruker ekte differensialsonde på bredbåndsoscilloskop. Du kan måle VDS med differensialprobe, som også er en god metode.
Når du måler strøm gjennom MOSFET, klem først strømproben, og finjuster deretter målesystemet. Mange differensialprober er utstyrt med innebygde DC offset trimming kondensatorer. Slå av det testede utstyret, og etter at oscilloskopet og sonden er helt oppvarmet, kan du stille inn gjennomsnittsverdien for spennings- og strømbølgeformer målt av oscilloskopet. Følsomhetsinnstillingen bør bruke verdiene som brukes i faktisk måling. I fravær av signal, juster trimmekondensatoren for å justere nullgjennomsnittet for hver bølgeform til 0 V. Dette trinnet kan i stor grad redusere målefeilen forårsaket av den statiske spenningen og strømmen i målesystemet.
