digitálnyOsciloskopMeranieSpínané napájacie zdroje
Napájacie zdroje sa dodávajú v širokej škále typov a veľkostí, od tradičných napájacích zdrojov analógového typu až po vysoko účinné spínané zdroje. Všetky čelia zložitým, dynamickým operačným prostrediam. Zaťaženie zariadení a požiadavky sa môžu dramaticky zmeniť v okamihu. Dokonca aj „každodenné“ spínané napájacie zdroje musia byť schopné odolať okamžitým špičkám vysoko nad ich priemernou prevádzkovou úrovňou. Inžinieri navrhujúci napájacie zdroje alebo systémy, ktoré budúpoužívať napájacie zdrojeje potrebné pochopiť, ako sa bude napájací zdroj správať za statických podmienok, ako aj za podmienok najhoršieho prípadu.
Charakterizácia správania napájacieho zdroja v minulosti znamenalo meranie pokojových prúdov a napätí digitálommultimetera vykonávanie starostlivých výpočtov pomocou kalkulačky alebo počítača. Dnes sa väčšina inžinierov obracia na osciloskopy ako na svoju preferovanú platformu na meranie výkonu. Moderné osciloskopy môžu byť vybavené integrovaným softvérom na meranie a analýzu výkonu, čo zjednodušuje nastavenie a uľahčuje dynamické merania. Používatelia si môžu prispôsobiť kľúčové parametre, automatizovať výpočty a vidieť výsledky za pár sekúnd, nielen surové dáta.
Problémy návrhu napájacieho zdroja a potreby ich merania
V ideálnom prípade by každý napájací zdroj mal fungovať ako matematický model, pre ktorý bol navrhnutý. Ale v skutočnom svete,komponentovsú chybné, záťaž sa mení, napájacie zdroje môžu byť skreslené a zmeny prostredia môžu zmeniť výkon. Tiež meniace sa požiadavky na výkon a náklady komplikujú návrh napájania. Zvážte tieto problémy:
Koľko wattov dokáže napájací zdroj vydržať nad jeho menovitý výkon? Ako dlho to trvá? Koľko tepla vyžaruje zdroj energie? Čo sa stane, keď sa prehreje? Aký prietok chladiaceho vzduchu si vyžaduje? Čo sa stane, keď sa záťažový prúd dramaticky zvýši? Dokáže si jednotka udržať svoje menovité výstupné napätie? Ako si napájací zdroj poradí s úplným skratom na výstupe? Čo sa stane, keď sa zmení vstupné napätie do napájacieho zdroja?
Dizajnéri musia vyvinúť napájacie zdroje, ktoré zaberú menej miesta, znížia teplo, znížia výrobné náklady a budú spĺňať prísnejšie normy EMI/EMC. Iba dôsledný systém merania umožní inžinierom dosiahnuť tieto ciele.
Osciloskopy a meranie výkonu
Pre tých, ktorí sú zvyknutí na merania s veľkou šírkou pásma pomocou osciloskopov, môžu byť merania napájacieho zdroja jednoduché kvôli ich relatívne nízkej frekvencii. V skutočnosti existuje veľa výziev pri meraní výkonu, ktorým konštruktéri vysokorýchlostných obvodov nikdy nemusia čeliť.
Napätie na spínacom zariadení môže byť vysoké a "plávajúce", tj nieuzemnený. Šírka impulzu, perióda, frekvencia a pracovný cyklus signálu sa môžu meniť. Na zistenie anomálií je potrebné zachytiť a analyzovať priebehy. To je náročná požiadavka na osciloskopy. Viacnásobné sondy – Potrebné sú aj sondy s jedným koncom, diferenciálne sondy a prúdové sondy.Nástrojmusí mať veľkú pamäť, aby poskytol priestor na zaznamenávanie výsledkov z dlhých nízkofrekvenčných akvizícií. A môže byť potrebné zachytiť rôzne signály s veľmi premenlivými amplitúdami pri jednom snímaní.
Základy spínaného napájania
Dominantnou architektúrou jednosmerného napájania vo väčšine moderných systémov je spínaný zdroj napájania (spínaný zdroj napájania), ktorý je dobre známy svojou schopnosťou efektívne sa vyrovnať s meniacimi sa záťažami. Cesta signálu elektrickej energie typického spínaného zdroja zahŕňa pasívne zariadenia, aktívne zariadenia a magnetické komponenty. Spínané zdroje využívajú čo najmenej stratových komponentov (napr.odporya lineárne tranzistory) a primárne využívajú (ideálne) bezstratové súčiastky: spínacie tranzistory,kondenzátorya magnetické komponenty.
Spínané napájacie zariadenie má tiež riadiacu časť, ktorá obsahuje komponenty ako regulátor pulzne šírkovej modulácie regulátor pulznofrekvenčnej modulácie a spätnoväzbovú slučku1. Riadiaca časť môže mať vlastný napájací zdroj. Obr. 1 je zjednodušená schéma spínaného zdroja znázorňujúca sekciu premeny elektrickej energie, ktorá obsahuje aktívne a pasívne komponenty, ako aj magnetické komponenty.
Technológia spínaného napájania využíva výkonové polovodičové spínacie zariadenia, ako sú tranzistory s efektom poľa s oxidom kovu (MOSFET) s bipolárnymi tranzistormi s izolovaným hradlom (IGBT). Tieto zariadenia majú krátke spínacie časy a vydržia nestabilné napäťové špičky. Rovnako dôležité je, že spotrebúvajú veľmi málo energie v zapnutom alebo vypnutom stave, výsledkom čoho je vysoká účinnosť a nízka tvorba tepla. Spínacie zariadenia do značnej miery určujú celkový výkon spínaného zdroja. Kľúčové merania spínacích zariadení zahŕňajú: straty pri spínaní, priemerné straty výkonu,bezpečnéoperačná oblasť a iné.
