Πώς να μετρήσετε την απώλεια ισχύος του τροφοδοτικού μεταγωγής με ψηφιακό παλμογράφο
Η νέα αρχιτεκτονική του SMPS:Switch Mode PowerSupply) πρέπει να παρέχει υψηλό ρεύμα και χαμηλή τάση σε επεξεργαστές με υψηλή ταχύτητα δεδομένων και κατηγορία GHz, γεγονός που προσθέτει αόρατη νέα πίεση στους σχεδιαστές συσκευών ισχύος όσον αφορά την απόδοση, την πυκνότητα ισχύος, την αξιοπιστία και το κόστος. Προκειμένου να ληφθούν υπόψη αυτές οι απαιτήσεις στο σχεδιασμό, οι σχεδιαστές έχουν υιοθετήσει νέες αρχιτεκτονικές όπως η τεχνολογία σύγχρονης διόρθωσης, η διόρθωση φίλτρου ενεργού ισχύος και η αύξηση της συχνότητας μεταγωγής. Αυτές οι τεχνολογίες φέρνουν επίσης ορισμένες υψηλότερες προκλήσεις, όπως υψηλή απώλεια ισχύος, απαγωγή θερμότητας και υπερβολικό EMI/EMC στις συσκευές μεταγωγής.
Κατά τη μετάβαση από την κατάσταση "off" (on) σε "on" (off), η συσκευή τροφοδοσίας θα έχει υψηλή κατανάλωση ενέργειας. (Ωστόσο, η απώλεια ισχύος των συσκευών μεταγωγής σε κατάσταση "on" ή "off" είναι μικρότερη, επειδή το ρεύμα μέσω της συσκευής ή η τάση στη συσκευή είναι πολύ μικρή). Οι επαγωγείς και οι μετασχηματιστές μπορούν να απομονώσουν την τάση εξόδου και να εξομαλύνουν το ρεύμα φορτίου. Οι επαγωγείς και οι μετασχηματιστές είναι επίσης ευαίσθητοι στη συχνότητα μεταγωγής, με αποτέλεσμα τη διαρροή ισχύος και περιστασιακές αστοχίες λόγω κορεσμού.
Επειδή η ισχύς που καταναλώνεται στη συσκευή τροφοδοσίας μεταγωγής καθορίζει τη συνολική απόδοση της θερμικής επίδρασης του τροφοδοτικού, είναι πολύ σημαντικό να μετρηθεί η απώλεια ισχύος της συσκευής μεταγωγής και του επαγωγέα/μετασχηματιστή. Αυτή η μέτρηση μπορεί να καθορίσει την απόδοση ισχύος και την απαγωγή θερμότητας.
Μέτρηση και ανάλυση απώλειας ισχύος
1. Απαιτείται συσκευή δοκιμής για μέτρηση απώλειας ισχύος
Απλοποιημένο κύκλωμα μετασχηματισμού διακόπτη. Το τρανζίστορ ισχύος πεδίου MOSFET ελέγχει το ρεύμα υπό τη διέγερση του ρολογιού 40 kHz. Το MOSFET δεν είναι συνδεδεμένο στη γείωση του τροφοδότη AC ή στη γείωση εξόδου του κυκλώματος, δηλαδή είναι απομονωμένο από τη γείωση. Επομένως, είναι αδύνατο να μετρηθεί απλώς η τάση αναφοράς γείωσης με έναν παλμογράφο, γιατί εάν το καλώδιο γείωσης του καθετήρα συνδεθεί σε οποιοδήποτε ακροδέκτη του MOSFET, το σημείο θα βραχυκυκλωθεί με τη γείωση μέσω του παλμογράφου.
Σε αυτήν την περίπτωση, η διαφορική μέτρηση είναι ένας καλός τρόπος μέτρησης της κυματομορφής τάσης του M0SFET. Με διαφορική μέτρηση, μπορείτε να μετρήσετε το VDS, δηλαδή την τάση στον ακροδέκτη αποστράγγισης και στον ακροδέκτη πηγής του MOSFET. Το VDS μπορεί να επιπλέει πάνω από την τάση και το εύρος τάσης μπορεί να είναι από δεκάδες βολτ έως εκατοντάδες βολτ, ανάλογα με το εύρος τάσης της συσκευής τροφοδοσίας. Μπορείτε να μετρήσετε το VDS με διάφορους τρόπους:
Σύρμα γείωσης πλαισίου παλμογράφου ανάρτησης. Συνιστάται να μην το χρησιμοποιείτε, γιατί είναι εξαιρετικά επιβλαβές για τον χρήστη, την υπό δοκιμή συσκευή και τον παλμογράφο.
Δύο συμβατικοί παθητικοί ανιχνευτές μονού άκρου χρησιμοποιούνται για τη σύνδεση των καλωδίων γείωσης τους και στη συνέχεια χρησιμοποιείται η συνάρτηση υπολογισμού καναλιού του παλμογράφου για τη μέτρηση. Αυτή η μέθοδος μέτρησης ονομάζεται οιονεί διαφορική μέτρηση. Ωστόσο, αν και ο παθητικός ανιχνευτής μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε συνδυασμό με τον ενισχυτή ενός παλμογράφου, δεν έχει τη λειτουργία του "αναλογίου απόρριψης κοινού τρόπου" (CMRR) που μπορεί να μπλοκάρει σωστά οποιαδήποτε τάση κοινής λειτουργίας. Αυτή η ρύθμιση δεν μπορεί να μετρήσει με ακρίβεια την τάση, αλλά μπορεί να χρησιμοποιηθεί ο υπάρχων αισθητήρας.
Χρησιμοποιήστε τον απομονωτή ανιχνευτή που διατίθεται στο κατάστημα για να απομονώσετε το πλαίσιο του παλμογράφου από το έδαφος. Το καλώδιο γείωσης του καθετήρα δεν θα είναι πλέον το κύριο δυναμικό γείωσης και ο καθετήρας μπορεί να συνδεθεί απευθείας σε ένα σημείο δοκιμής. Ο απομονωτής ανιχνευτή είναι μια αποτελεσματική λύση, αλλά είναι ακριβός και το κόστος του είναι δύο έως πέντε φορές μεγαλύτερο από αυτό του διαφορικού καθετήρα.
Χρήση πραγματικού διαφορικού ανιχνευτή σε ευρυζωνικό παλμογράφο. Μπορείτε να μετρήσετε το VDS με διαφορικό αισθητήρα, που είναι επίσης μια καλή μέθοδος.
Κατά τη μέτρηση ρεύματος μέσω του MOSFET, πρώτα σφίξτε τον αισθητήρα ρεύματος και, στη συνέχεια, ρυθμίστε το σύστημα μέτρησης. Πολλοί διαφορικοί ανιχνευτές είναι εξοπλισμένοι με ενσωματωμένους πυκνωτές κοπής μετατόπισης DC. Απενεργοποιήστε τον δοκιμασμένο εξοπλισμό και αφού ο παλμογράφος και ο αισθητήρας ζεσταθούν πλήρως, μπορείτε να ορίσετε τη μέση τιμή των κυματομορφών τάσης και ρεύματος που μετρώνται από τον παλμογράφο. Η ρύθμιση ευαισθησίας θα πρέπει να χρησιμοποιεί τις τιμές που χρησιμοποιούνται στην πραγματική μέτρηση. Ελλείψει σήματος, ρυθμίστε τον πυκνωτή περικοπής για να ρυθμίσετε τον μηδενικό μέσο όρο κάθε κυματομορφής σε 0 V. Αυτό το βήμα μπορεί να μειώσει σημαντικά το σφάλμα μέτρησης που προκαλείται από τη στατική τάση και ρεύμα στο σύστημα μέτρησης.
