Μέθοδος Μέτρησης Εναλλακτικού Τροφοδοτικού με Ψηφιακό Παλμογράφο
Από τα παραδοσιακά αναλογικά τροφοδοτικά έως τα αποδοτικά τροφοδοτικά μεταγωγής, τα είδη και τα μεγέθη των τροφοδοτικών ποικίλλουν πολύ. Όλοι αντιμετωπίζουν πολύπλοκα και δυναμικά περιβάλλοντα εργασίας. Το φορτίο και η ζήτηση του εξοπλισμού ενδέχεται να υποστούν σημαντικές αλλαγές σε μια στιγμή. Ακόμη και ένα "καθημερινό" τροφοδοτικό μεταγωγής πρέπει να μπορεί να αντέχει στιγμιαίες κορυφές που υπερβαίνουν κατά πολύ το μέσο επίπεδο λειτουργίας του. Οι μηχανικοί που σχεδιάζουν τροφοδοτικά ή συστήματα για να χρησιμοποιούν τροφοδοτικά πρέπει να κατανοούν τις συνθήκες λειτουργίας του τροφοδοτικού σε στατικές και χειρότερες συνθήκες.
Στο παρελθόν, η περιγραφή των χαρακτηριστικών συμπεριφοράς των πηγών ενέργειας σήμαινε τη χρήση ψηφιακού πολύμετρου για τη μέτρηση του στατικού ρεύματος και της τάσης και την εκτέλεση επίπονων υπολογισμών χρησιμοποιώντας αριθμομηχανή ή υπολογιστή. Σήμερα, οι περισσότεροι μηχανικοί στρέφονται στους παλμογράφους ως την προτιμώμενη πλατφόρμα μέτρησης ισχύος. Οι σύγχρονοι παλμογράφοι μπορούν να εξοπλιστούν με ενσωματωμένο λογισμικό μέτρησης και ανάλυσης ισχύος, απλοποιώντας τη ρύθμιση και διευκολύνοντας τη δυναμική μέτρηση. Οι χρήστες μπορούν να προσαρμόσουν τις βασικές παραμέτρους, να υπολογίσουν αυτόματα και να δουν τα αποτελέσματα μέσα σε δευτερόλεπτα, και όχι απλώς τα ανεπεξέργαστα δεδομένα.
Ζητήματα σχεδιασμού τροφοδοτικού και απαιτήσεις μέτρησης
Στην ιδανική περίπτωση, κάθε τροφοδοτικό θα πρέπει να λειτουργεί όπως το μαθηματικό μοντέλο που έχει σχεδιαστεί για αυτό. Αλλά στον πραγματικό κόσμο, τα εξαρτήματα είναι ελαττωματικά, τα φορτία μπορεί να αλλάξουν, η τροφοδοσία ρεύματος μπορεί να παραμορφωθεί και οι περιβαλλοντικές αλλαγές μπορούν να αλλάξουν την απόδοση. Επιπλέον, οι διαρκώς μεταβαλλόμενες απαιτήσεις απόδοσης και κόστους καθιστούν επίσης πιο περίπλοκο τον σχεδιασμό του τροφοδοτικού. Εξετάστε αυτά τα ζητήματα:
Πόσα watt ισχύος μπορεί να διατηρήσει το τροφοδοτικό πέρα από την ονομαστική του ισχύ; Πόσο καιρό μπορεί να διαρκέσει; Πόση θερμότητα εκπέμπει το τροφοδοτικό; Τι συμβαίνει όταν υπερθερμαίνεται; Πόση ροή αέρα ψύξης απαιτεί; Τι συμβαίνει όταν το ρεύμα φορτίου αυξάνεται σημαντικά; Μπορεί η συσκευή να διατηρήσει την ονομαστική τάση εξόδου της; Πώς ανταποκρίνεται το τροφοδοτικό σε ένα πλήρες βραχυκύκλωμα στο άκρο εξόδου; Τι συμβαίνει όταν αλλάζει η τάση εισόδου του τροφοδοτικού;
Οι σχεδιαστές πρέπει να αναπτύξουν τροφοδοτικά που καταλαμβάνουν λιγότερο χώρο, μειώνουν τη θερμότητα, μειώνουν το κόστος κατασκευής και πληρούν αυστηρότερα πρότυπα EMI/EMC. Μόνο ένα αυστηρό σύστημα μέτρησης μπορεί να επιτρέψει στους μηχανικούς να επιτύχουν αυτούς τους στόχους.
Μέτρηση παλμογράφου και παροχής ρεύματος
Για όσους έχουν συνηθίσει να χρησιμοποιούν παλμογράφο για μετρήσεις υψηλού εύρους ζώνης, η μέτρηση ισχύος μπορεί να είναι απλή επειδή η συχνότητά της είναι σχετικά χαμηλή. Στην πραγματικότητα, υπάρχουν επίσης πολλές προκλήσεις που οι σχεδιαστές κυκλωμάτων υψηλής ταχύτητας δεν πρέπει ποτέ να αντιμετωπίσουν στη μέτρηση ισχύος.
Η τάση ολόκληρου του εξοπλισμού μπορεί να είναι υψηλή και αιωρούμενη, που σημαίνει ότι δεν είναι γειωμένος. Το πλάτος παλμού, η περίοδος, η συχνότητα και ο κύκλος λειτουργίας του σήματος θα ποικίλλουν. Είναι απαραίτητο να συλλάβουμε και να αναλύσουμε την κυματομορφή με ειλικρίνεια και να ανιχνεύσουμε τυχόν ανωμαλίες στην κυματομορφή. Οι απαιτήσεις για παλμογράφους είναι απαιτητικές. Πολλαπλοί ανιχνευτές - απαιτούν ταυτόχρονα ανιχνευτές μονού άκρου, διαφορικούς ανιχνευτές και ανιχνευτές ρεύματος. Το όργανο πρέπει να έχει μεγάλη μνήμη για να παρέχει χώρο εγγραφής για μακροπρόθεσμα αποτελέσματα λήψης χαμηλών συχνοτήτων. Και μπορεί να απαιτεί τη λήψη διαφορετικών σημάτων με σημαντικές διαφορές πλάτους σε μία απόκτηση.
Βασικές αρχές της μεταγωγής τροφοδοτικού
Η κύρια αρχιτεκτονική τροφοδοσίας συνεχούς ρεύματος στα περισσότερα σύγχρονα συστήματα είναι ένα τροφοδοτικό μεταγωγής (SMPS), το οποίο είναι γνωστό για την ικανότητά του να αντιμετωπίζει αποτελεσματικά τα μεταβαλλόμενα φορτία. Η διαδρομή ηλεκτρικού σήματος ενός τυπικού τροφοδοτικού μεταγωγής περιλαμβάνει παθητικά στοιχεία, ενεργά εξαρτήματα και μαγνητικά εξαρτήματα. Τα τροφοδοτικά μεταγωγής θα πρέπει να ελαχιστοποιούν τη χρήση εξαρτημάτων με απώλειες όπως αντιστάσεις και γραμμικά τρανζίστορ, και κυρίως να χρησιμοποιούν (ιδανικά) εξαρτήματα χωρίς απώλειες όπως τρανζίστορ μεταγωγής, πυκνωτές και μαγνητικά εξαρτήματα.
Η συσκευή μεταγωγής τροφοδοτικού έχει επίσης ένα τμήμα ελέγχου, το οποίο περιλαμβάνει εξαρτήματα όπως ρυθμιστή διαμόρφωσης πλάτους παλμού, ρυθμιστή διαμόρφωσης συχνότητας παλμού και βρόχο ανάδρασης 1. Το τμήμα ελέγχου μπορεί να έχει τη δική του τροφοδοσία. Το σχήμα 1 είναι ένα απλοποιημένο σχηματικό διάγραμμα ενός τροφοδοτικού μεταγωγής, το οποίο δείχνει το τμήμα μετατροπής ισχύος, συμπεριλαμβανομένων ενεργών συσκευών, παθητικών συσκευών και μαγνητικών στοιχείων.
Η τεχνολογία τροφοδοσίας μεταγωγής χρησιμοποιεί συσκευές μεταγωγής ημιαγωγών ισχύος, όπως τρανζίστορ πεδίου οξειδίου μετάλλου (MOSFET) και διπολικά τρανζίστορ με μόνωση πύλης (IGBT). Αυτές οι συσκευές έχουν μικρό χρόνο μεταγωγής και μπορούν να αντέξουν ασταθείς αιχμές τάσης. Εξίσου σημαντικό, καταναλώνουν πολύ λίγη ενέργεια τόσο σε ανοιχτές όσο και σε κλειστές καταστάσεις, με υψηλή απόδοση και χαμηλή παραγωγή θερμότητας. Οι συσκευές μεταγωγής καθορίζουν σε μεγάλο βαθμό τη συνολική απόδοση των τροφοδοτικών μεταγωγής. Οι κύριες μετρήσεις των συσκευών μεταγωγής περιλαμβάνουν: απώλεια μεταγωγής, μέση απώλεια ισχύος, ασφαλή περιοχή εργασίας και άλλα.
