Η Μέθοδος Μέτρησης Εναλλακτικού Τροφοδοτικού με Ψηφιακό Παλμογράφο
Τα τροφοδοτικά διατίθενται σε μεγάλη ποικιλία τύπων και μεγεθών, από παραδοσιακά τροφοδοτικά αναλογικού τύπου έως τροφοδοτικά μεταγωγής υψηλής απόδοσης. Όλοι πρέπει να αντιμετωπίσουν ένα περίπλοκο και δυναμικό περιβάλλον εργασίας. Τα φορτία και οι απαιτήσεις του εξοπλισμού μπορούν να αλλάξουν δραματικά σε μια στιγμή. Ακόμη και ένα "καθημερινό" τροφοδοτικό μεταγωγής μπορεί να αντέξει στιγμιαίες αιχμές που υπερβαίνουν κατά πολύ το μέσο επίπεδο λειτουργίας του. Οι μηχανικοί που σχεδιάζουν ένα τροφοδοτικό ή ένα τροφοδοτικό που θα χρησιμοποιηθεί σε ένα σύστημα πρέπει να κατανοήσουν πώς λειτουργεί το τροφοδοτικό σε στατικές συνθήκες καθώς και σε συνθήκες χειρότερης περίπτωσης.
Στο παρελθόν, ο χαρακτηρισμός της συμπεριφοράς ενός τροφοδοτικού σήμαινε τη μέτρηση του ρεύματος και της τάσης ηρεμίας με ψηφιακό πολύμετρο και την εκτέλεση επίπονων υπολογισμών με αριθμομηχανή ή υπολογιστή. Σήμερα, οι περισσότεροι μηχανικοί στρέφονται στον παλμογράφο ως την προτιμώμενη πλατφόρμα μέτρησης ισχύος. Οι σύγχρονοι παλμογράφοι μπορούν να εξοπλιστούν με ενσωματωμένο λογισμικό μέτρησης και ανάλυσης ισχύος, απλοποιώντας τη ρύθμιση και διευκολύνοντας τις δυναμικές μετρήσεις. Οι χρήστες μπορούν να προσαρμόσουν τις βασικές παραμέτρους, να αυτοματοποιήσουν τους υπολογισμούς και να δουν αποτελέσματα σε δευτερόλεπτα, όχι μόνο ανεπεξέργαστα δεδομένα.
Θέματα Σχεδιασμού Τροφοδοτικών και Ανάγκες Μέτρησής τους
Στην ιδανική περίπτωση, κάθε τροφοδοτικό θα πρέπει να συμπεριφέρεται όπως το μαθηματικό μοντέλο για το οποίο σχεδιάστηκε. Αλλά στον πραγματικό κόσμο, τα εξαρτήματα είναι ελαττωματικά, τα φορτία μπορεί να ποικίλλουν, τα τροφοδοτικά μπορεί να παραμορφωθούν και οι περιβαλλοντικές αλλαγές μπορούν να αλλάξουν την απόδοση. Επίσης, η αλλαγή των απαιτήσεων απόδοσης και κόστους περιπλέκει τον σχεδιασμό του τροφοδοτικού. Σκεφτείτε αυτές τις ερωτήσεις:
Πόσα watt μπορεί να αντέξει το τροφοδοτικό πέρα από την ονομαστική του ισχύ; Πόσο καιρό μπορεί να διαρκέσει; Πόση θερμότητα διαχέει το τροφοδοτικό; Τι συμβαίνει όταν υπερθερμαίνεται; Πόση ροή αέρα ψύξης χρειάζεται; Τι συμβαίνει όταν το ρεύμα φορτίου αυξάνεται σημαντικά; Μπορεί η συσκευή να διατηρήσει την ονομαστική τάση εξόδου; Πώς αντιμετωπίζει το τροφοδοτικό ένα νεκρό βραχυκύκλωμα στην έξοδο; 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.
Παλμογράφος και Μετρήσεις Ισχύος
Για όσους έχουν συνηθίσει να κάνουν μετρήσεις υψηλού εύρους ζώνης με παλμογράφο, οι μετρήσεις τροφοδοσίας μπορεί να είναι απλές λόγω των σχετικά χαμηλών συχνοτήτων τους. Στην πραγματικότητα, υπάρχουν πολλές προκλήσεις στη μέτρηση ισχύος που ποτέ δεν πρέπει να αντιμετωπίσουν οι σχεδιαστές κυκλωμάτων υψηλής ταχύτητας.
Ολόκληρος ο πίνακας διανομής μπορεί να είναι υψηλής τάσης και "πλωτός", δηλαδή να μην είναι συνδεδεμένος στη γείωση. Το πλάτος παλμού, η περίοδος, η συχνότητα και ο κύκλος λειτουργίας του σήματος μπορεί να διαφέρουν. Οι κυματομορφές πρέπει να συλλαμβάνονται και να αναλύονται πιστά για την ανίχνευση ανωμαλιών στην κυματομορφή. Αυτό είναι απαιτητικό για τον παλμογράφο. Πολλαπλοί ανιχνευτές—Απαιτούνται ταυτόχρονα ανιχνευτές μονού άκρου, διαφορικού και ρεύματος. Το όργανο πρέπει να έχει μεγάλη μνήμη για να παρέχει χώρο εγγραφής για μακροπρόθεσμα αποτελέσματα λήψης χαμηλών συχνοτήτων. Και μπορεί να απαιτείται η λήψη διαφορετικών σημάτων με πολύ διαφορετικά πλάτη σε μία απόκτηση.
Βασικά στοιχεία εναλλαγής τροφοδοτικού
Η κυρίαρχη αρχιτεκτονική ισχύος συνεχούς ρεύματος στα περισσότερα σύγχρονα συστήματα είναι το τροφοδοτικό μεταγωγής (τροφοδοτικό μεταγωγής), το οποίο είναι γνωστό για την ικανότητά του να χειρίζεται αποτελεσματικά ποικίλα φορτία. Η διαδρομή σήματος ισχύος ενός τυπικού τροφοδοτικού μεταγωγής περιλαμβάνει παθητικά στοιχεία, ενεργά εξαρτήματα και μαγνητικά εξαρτήματα. Τα τροφοδοτικά μεταγωγής χρησιμοποιούν όσο το δυνατόν λιγότερα εξαρτήματα με απώλειες (όπως αντιστάσεις και γραμμικά τρανζίστορ) και κυρίως (ιδανικά) εξαρτήματα χωρίς απώλειες: τρανζίστορ μεταγωγής, πυκνωτές και μαγνητικά.
Η συσκευή τροφοδοσίας μεταγωγής διαθέτει επίσης ένα εξάρτημα ελέγχου, το οποίο περιλαμβάνει έναν ρυθμιστή διαμόρφωσης πλάτους παλμού, έναν ρυθμιστή διαμόρφωσης συχνότητας παλμού και έναν βρόχο ανάδρασης 1 και άλλα εξαρτήματα. Το τμήμα ελέγχου μπορεί να έχει δικό του τροφοδοτικό. Το σχήμα 1 είναι ένα απλοποιημένο σχηματικό διάγραμμα ενός τροφοδοτικού μεταγωγής, που δείχνει το τμήμα μετατροπής ισχύος, συμπεριλαμβανομένων ενεργών συσκευών, παθητικών συσκευών και μαγνητικών στοιχείων.
Η τεχνολογία τροφοδοσίας μεταγωγής χρησιμοποιεί συσκευές μεταγωγής ημιαγωγών ισχύος, όπως τρανζίστορ φαινομένου πεδίου οξειδίου μετάλλου (MOSFET) και διπολικά τρανζίστορ με μόνωση πύλης (IGBT). Αυτές οι συσκευές έχουν σύντομους χρόνους μεταγωγής και μπορούν να αντέξουν ακανόνιστες αιχμές τάσης. Εξίσου σημαντικό, καταναλώνουν πολύ λίγη ισχύ τόσο σε κατάσταση ενεργοποίησης όσο και σε κατάσταση απενεργοποίησης, είναι εξαιρετικά αποδοτικά και παράγουν χαμηλή θερμότητα. Οι συσκευές μεταγωγής καθορίζουν σε μεγάλο βαθμό τη συνολική απόδοση ενός τροφοδοτικού μεταγωγής. Οι βασικές μετρήσεις στις συσκευές μεταγωγής περιλαμβάνουν: απώλεια μεταγωγής, μέση απώλεια ισχύος, ασφαλή περιοχή λειτουργίας και άλλα.
