Metode for måling av bryterstrømforsyning med digitalt oscilloskop
Fra tradisjonelle analoge strømforsyninger til effektive byttestrømforsyninger varierer typene og størrelsene på strømforsyninger sterkt. De møter alle komplekse og dynamiske arbeidsmiljøer. Utstyrsbelastningen og etterspørselen kan gjennomgå betydelige endringer på et øyeblikk. Selv en "daglig" byttestrømforsyning må kunne tåle øyeblikkelige topper som langt overstiger dets gjennomsnittlige driftsnivå. Ingeniører som designer strømforsyninger eller systemer for å bruke strømforsyninger, må forstå arbeidsforholdene til strømforsyningen under statiske og verste forhold.
Tidligere innebar det å beskrive atferdsegenskapene til strømkilder å bruke et digitalt multimeter for å måle statisk strøm og spenning, og utføre krevende beregninger ved hjelp av en kalkulator eller PC. I dag tyr de fleste ingeniører til oscilloskop som deres foretrukne kraftmålingsplattform. Moderne oscilloskop kan utstyres med integrert programvare for effektmåling og analyse, noe som forenkler oppsettet og gjør dynamisk måling enklere. Brukere kan tilpasse nøkkelparametere, beregne automatisk og se resultater i løpet av sekunder, i stedet for bare rådata.
Strømforsyningsdesignproblemer og målekrav
Ideelt sett bør hver strømforsyning fungere som den matematiske modellen designet for den. Men i den virkelige verden er komponentene defekte, belastninger kan endres, strømforsyningen kan bli forvrengt, og miljøendringer kan endre ytelsen. Dessuten gjør stadig skiftende ytelses- og kostnadskrav også strømforsyningsdesign mer komplekst. Vurder disse problemene:
Hvor mange watt strøm kan strømforsyningen opprettholde utover den nominelle effekten? Hvor lenge kan det vare? Hvor mye varme avgir strømforsyningen? Hva skjer når den overopphetes? Hvor mye kjøleluft trenger den? Hva skjer når belastningsstrømmen øker betydelig? Kan enheten opprettholde sin nominelle utgangsspenning? Hvordan reagerer strømforsyningen på en fullstendig kortslutning i utgangsenden? Hva skjer når inngangsspenningen til strømforsyningen endres?
Designere må utvikle strømforsyninger som tar mindre plass, reduserer varme, reduserer produksjonskostnader og oppfyller strengere EMI/EMC-standarder. Bare et strengt målesystem kan gjøre det mulig for ingeniører å nå disse målene.
Oscilloskop og strømforsyningsmåling
For de som er vant til å bruke et oscilloskop for målinger med høy båndbredde, kan effektmåling være enkel fordi frekvensen er relativt lav. Faktisk er det også mange utfordringer som designere av høyhastighetskretser aldri trenger å møte i effektmåling.
Spenningen til hele bryteranlegget kan være høy og flytende, noe som betyr at den ikke er jordet. Signalets pulsbredde, periode, frekvens og driftssyklus vil alle variere. Det er nødvendig å fange og analysere bølgeformen sannferdig og oppdage eventuelle abnormiteter i bølgeformen. Kravene til oscilloskop er krevende. Flere prober - krever samtidig enkeltendede prober, differensialprober og strømprober. Instrumentet må ha et stort minne for å gi opptaksplass for langsiktige lavfrekvente innhentingsresultater. Og det kan kreve å fange opp forskjellige signaler med betydelige amplitudeforskjeller i én innsamling.
Grunnleggende om å bytte strømforsyning
Den vanlige DC-strømforsyningsarkitekturen i de fleste moderne systemer er en switching power supply (SMPS), som er kjent for sin evne til effektivt å takle skiftende belastninger. Den elektriske signalveien til en typisk byttestrømforsyning inkluderer passive komponenter, aktive komponenter og magnetiske komponenter. Switching power supplys bør minimere bruken av komponenter med tap som motstander og lineære transistorer, og i hovedsak bruke (ideelt sett) tapsfrie komponenter som switching transistorer, kondensatorer og magnetiske komponenter.
Koblingsstrømforsyningsenheten har også en kontrolldel, som inkluderer komponenter som pulsbreddemodulasjonsregulator, pulsfrekvensmodulasjonsregulator og tilbakemeldingssløyfe 1. Styreseksjonen kan ha sin egen strømforsyning. Figur 1 er et forenklet skjematisk diagram av en svitsjingsstrømforsyning, som viser strømkonverteringsdelen, inkludert aktive enheter, passive enheter og magnetiske komponenter.
Byttestrømforsyningsteknologi bruker strømhalvledersvitsjeenheter som metalloksidfelteffekttransistorer (MOSFETs) og isolerte gate bipolare transistorer (IGBTs). Disse enhetene har kort koblingstid og tåler ustabile spenningsspiker. Like viktig, de bruker svært lite energi i både åpne og lukkede tilstander, med høy effektivitet og lav varmeutvikling. Bytteenheter bestemmer i stor grad den generelle ytelsen til bytte av strømforsyninger. De viktigste målingene for svitsjingsenheter inkluderer: koblingstap, gjennomsnittlig strømtap, trygt arbeidsområde og andre.
