Kaip išmatuoti perjungiamojo maitinimo šaltinio galios praradimą naudojant skaitmeninį osciloskopą
Naujoji SMPS:Switch Mode PowerSupply architektūra turi tiekti didelę srovę ir žemą įtampą procesoriams, turintiems didelę duomenų perdavimo spartą ir GHz klasę, o tai padidina nematomą naują spaudimą maitinimo įrenginių projektuotojams efektyvumo, galios tankio, patikimumo ir sąnaudų požiūriu. Siekdami atsižvelgti į šiuos reikalavimus projektuodami, projektuotojai priėmė naujas architektūras, tokias kaip sinchroninio ištaisymo technologija, aktyviosios galios filtro korekcija ir didinamas perjungimo dažnis. Šios technologijos taip pat kelia didesnių iššūkių, tokių kaip dideli galios nuostoliai, šilumos išsklaidymas ir per didelis EMI / EMC perjungimo įrenginiuose.
Pereinant iš „išjungta“ (įjungta) į „įjungta“ (išjungta) būsena, maitinimo įtaisas sunaudos daug energijos. (Tačiau perjungimo įrenginių galios nuostoliai „įjungtoje“ arba „išjungtoje“ būsenoje yra mažesni, nes srovė per įrenginį arba įtampa įrenginyje yra labai maža). Induktoriai ir transformatoriai gali izoliuoti išėjimo įtampą ir išlyginti apkrovos srovę. Induktyvumo ritės ir transformatoriai taip pat yra jautrūs perjungimo dažniui, dėl kurio gali išsisklaidyti ir kartais gedimai dėl prisotinimo.
Kadangi perjungiamojo maitinimo įrenginyje išsklaidoma galia lemia bendrą maitinimo šaltinio šiluminio efekto efektyvumą, labai svarbu išmatuoti perjungimo įrenginio ir induktoriaus/transformatoriaus galios nuostolius. Šis matavimas gali nustatyti energijos vartojimo efektyvumą ir šilumos išsklaidymą.
Galios nuostolių matavimas ir analizė
1. Bandomasis prietaisas reikalingas galios nuostolių matavimui
Supaprastinta jungiklių transformacijos grandinė. MOSFET lauko efekto galios tranzistorius valdo srovę, kai sužadinamas 40 kHz laikrodžio dažnis. MOSFET nėra prijungtas prie kintamosios srovės tiektuvo įžeminimo arba grandinės išvesties žemės, tai yra, jis yra izoliuotas nuo žemės. Todėl tiesiog osciloskopu išmatuoti įžeminimo etaloninės įtampos neįmanoma, nes zondo įžeminimo laidą prijungus prie bet kurio MOSFET gnybto, taškas per osciloskopą bus trumpai sujungtas su žeme.
Šiuo atveju diferencialinis matavimas yra geras būdas išmatuoti M0SFET įtampos bangos formą. Diferencialiniu matavimu galite išmatuoti VDS, ty įtampą ant išleidimo gnybto ir MOSFET šaltinio gnybto. VDS gali svyruoti virš įtampos, o įtampos diapazonas gali būti nuo dešimčių voltų iki šimtų voltų, priklausomai nuo maitinimo įrenginio įtampos diapazono. Galite matuoti VDS keliais būdais:
Pakabos osciloskopo važiuoklės įžeminimo laidas. Rekomenduojama jo nenaudoti, nes tai itin kenkia vartotojui, tiriamam įrenginiui ir osciloskopui.
Įžeminimo laidams sujungti naudojami du įprasti vieno galo pasyvūs zondai, o tada matuoti naudojama osciloskopo kanalų skaičiavimo funkcija. Šis matavimo metodas vadinamas kvazidiferencialiniu matavimu. Tačiau nors pasyvųjį zondą galima naudoti kartu su osciloskopo stiprintuvu, jam trūksta „bendro režimo atmetimo koeficiento“ (CMRR), kuris galėtų tinkamai blokuoti bet kokią bendrojo režimo įtampą, funkcijos. Šis nustatymas negali tiksliai išmatuoti įtampos, tačiau galima naudoti esamą zondą.
Norėdami atskirti osciloskopo korpusą nuo žemės, naudokite parduotuvėje esantį zondo izoliatorių. Zondo įžeminimo laidas nebebus pagrindinis įžeminimo potencialas, o zondą galima tiesiogiai prijungti prie bandymo taško. Zondo izoliatorius yra veiksmingas sprendimas, tačiau jis yra brangus, o jo kaina yra nuo dviejų iki penkių kartų didesnė nei diferencinio zondo.
Naudojant realų diferencialinį zondą plačiajuosčio ryšio osciloskope. Galite matuoti VDS diferencialiniu zondu, kuris taip pat yra geras metodas.
Matuodami srovę per MOSFET, pirmiausia užfiksuokite srovės zondą, o tada tiksliai sureguliuokite matavimo sistemą. Daugelyje diferencialinių zondų yra įmontuoti nuolatinės srovės poslinkio apipjaustymo kondensatoriai. Išjunkite išbandytą įrangą, o osciloskopui ir zondui visiškai įšilus galite nustatyti vidutinę osciloskopu išmatuotų įtampos ir srovės bangų formų vertę. Jautrumo nustatymuose turi būti naudojamos tikrojo matavimo vertės. Jei signalo nėra, sureguliuokite apkarpymo kondensatorių, kad kiekvienos bangos formos nulinis vidurkis būtų 0 V. Šis veiksmas gali labai sumažinti matavimo paklaidą, kurią sukelia matavimo sistemos statinė įtampa ir srovė.
