DigitālsOsciloskopsMērīšanaKomutācijas barošanas avoti
Barošanas avoti ir pieejami dažādos veidos un izmēros, sākot no tradicionālajiem analogā tipa barošanas avotiem līdz ļoti efektīviem komutācijas barošanas avotiem. Viņi visi saskaras ar sarežģītu, dinamisku darbības vidi. Iekārtu slodzes un prasības var krasi mainīties vienā mirklī. Pat "ikdienišķajiem" komutācijas barošanas avotiem ir jāspēj izturēt momentāni virsotnes, kas ievērojami pārsniedz to vidējo darbības līmeni. Inženieri, kas izstrādā barošanas avotus vai sistēmas, kas to darīsizmantojiet barošanas avotusir jāsaprot, kā barošanas avots darbosies statiskos apstākļos, kā arī sliktākajos apstākļos.
Agrāk barošanas avota darbības raksturošana nozīmēja miera strāvas un sprieguma mērīšanu ar ciparumultimetrsun rūpīgu aprēķinu veikšana ar kalkulatoru vai datoru. Mūsdienās lielākā daļa inženieru izmanto osciloskopus kā vēlamo jaudas mērīšanas platformu. Mūsdienu osciloskopus var aprīkot ar integrētu jaudas mērīšanas un analīzes programmatūru, kas vienkāršo iestatīšanu un atvieglo dinamiskos mērījumus. Lietotāji var pielāgot galvenos parametrus, automatizēt aprēķinus un redzēt rezultātus dažu sekunžu laikā, ne tikai neapstrādātus datus.
Elektroapgādes projektēšanas jautājumi un to mērīšanas vajadzības
Ideālā gadījumā katram barošanas avotam jādarbojas tāpat kā matemātiskajam modelim, kuram tas ir paredzēts. Bet reālajā pasaulēsastāvdaļasir kļūdaini, mainās slodze, var tikt izkropļoti barošanas avoti un vides izmaiņas var mainīt veiktspēju. Arī mainīgās veiktspējas un izmaksu prasības sarežģī barošanas avota dizainu. Apsveriet šos jautājumus:
Cik vatu barošanas avots var izturēt, pārsniedzot tā nominālo jaudu? Cik ilgi tas notiek? Cik daudz siltuma izdala barošanas bloks? Kas notiek, kad tas pārkarst? Cik daudz dzesēšanas gaisa plūsmas tas prasa? Kas notiek, ja krasi palielinās slodzes strāva? Vai iekārta var uzturēt savu nominālo izejas spriegumu? Kā barošanas bloks tiks galā ar pilnīgu īssavienojumu pie izejas? Kas notiek, kad mainās barošanas avota ieejas spriegums?
Dizaineriem ir jāizstrādā barošanas avoti, kas aizņem mazāk vietas, samazina siltumu, samazina ražošanas izmaksas un atbilst stingrākiem EMI/EMC standartiem. Tikai stingra mērīšanas sistēma ļaus inženieriem sasniegt šos mērķus.
Osciloskopi un jaudas mērīšana
Tiem, kas ir pieraduši pie liela joslas platuma mērījumiem ar osciloskopiem, barošanas avota mērījumi var būt vienkārši to salīdzinoši zemās frekvences dēļ. Patiesībā jaudas mērījumos ir daudz izaicinājumu, ar kuriem ātrgaitas ķēžu dizaineriem nekad nav jāsaskaras.
Spriegums pāri komutācijas ierīcei var būt augsts un "peldošs", ti, neiezemēts. Signāla impulsa platums, periods, frekvence un darba cikls var atšķirties. Viļņu formas ir jāuztver un jāanalizē, lai noteiktu anomālijas. Tā ir prasība osciloskopiem. Vairākas zondes — ir nepieciešamas arī viena gala zondes, diferenciālās zondes un strāvas zondes.Instrumentsjābūt lielai atmiņai, lai nodrošinātu iespēju ierakstīt rezultātus no ilgstošas zemas frekvences iegūšanas. Un var būt nepieciešams vienā iegūšanas reizē uztvert dažādus signālus ar ļoti atšķirīgu amplitūdu.
Komutācijas barošanas avota pamati
Lielākajā daļā mūsdienu sistēmu dominējošā līdzstrāvas barošanas arhitektūra ir komutācijas barošanas avots (pārslēgšanas režīma barošanas avots), kas ir labi pazīstams ar savu spēju efektīvi tikt galā ar dažādām slodzēm. Tipiska komutācijas barošanas avota elektriskās enerģijas signāla ceļš ietver pasīvās ierīces, aktīvās ierīces un magnētiskos komponentus. Komutācijas barošanas avotos tiek izmantots pēc iespējas mazāk komponentu ar zudumiem (piem.,rezistoriun lineārie tranzistori) un galvenokārt izmanto (ideālā gadījumā) bezzudumu komponentus: komutācijas tranzistorus,kondensatoriun magnētiskās sastāvdaļas.
Komutācijas barošanas avota iekārtām ir arī vadības sadaļa, kurā ietilpst tādi komponenti kā impulsa platuma modulācijas regulators impulsa frekvences modulācijas regulators un atgriezeniskās saites cilpa1. Vadības sekcijai var būt savs barošanas avots. Zīm. 1 ir vienkāršota komutācijas barošanas avota shēma, kurā parādīta elektriskās enerģijas pārveidošanas sadaļa, kurā ietilpst aktīvās un pasīvās sastāvdaļas, kā arī magnētiskie komponenti.
Komutācijas barošanas avota tehnoloģijā tiek izmantotas jaudas pusvadītāju komutācijas ierīces, piemēram, metāla oksīda lauka efekta tranzistori (MOSFET) ar izolētu vārtu bipolāriem tranzistoriem (IGBT). Šīm ierīcēm ir īss pārslēgšanas laiks, un tās var izturēt nestabilus sprieguma lēcienus. Tikpat svarīgi ir tas, ka tie patērē ļoti maz enerģijas gan ieslēgtā, gan izslēgtā stāvoklī, tādējādi nodrošinot augstu efektivitāti un zemu siltuma ražošanu. Komutācijas ierīces lielā mērā nosaka komutācijas barošanas avota kopējo veiktspēju. Galvenie komutācijas ierīču mērījumi ietver: pārslēgšanas zudumus, vidējos jaudas zudumus,drošidarbības zona un citi.
