Komutācijas barošanas avota mērīšanas metode ar digitālo osciloskopu
Barošanas avoti ir pieejami dažādos veidos un izmēros, sākot no tradicionālajiem analogā tipa barošanas avotiem līdz augstas efektivitātes komutācijas barošanas avotiem. Viņiem visiem ir jāsaskaras ar sarežģītu un dinamisku darba vidi. Iekārtu slodzes un prasības var krasi mainīties vienā mirklī. Pat "ikdienas" komutācijas barošanas avots var izturēt īslaicīgus maksimumus, kas ievērojami pārsniedz tā vidējo darbības līmeni. Inženieriem, kuri projektē barošanas avotu vai barošanas avotu, ko izmantot sistēmā, ir jāsaprot, kā barošanas avots darbojas statiskos apstākļos, kā arī sliktākajos apstākļos.
Agrāk barošanas avota darbības raksturošana nozīmēja miera strāvas un sprieguma mērīšanu ar digitālo multimetru un rūpīgu aprēķinu veikšanu ar kalkulatoru vai datoru. Mūsdienās lielākā daļa inženieru izmanto osciloskopu 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 skatīt rezultātus dažu sekunžu laikā, ne tikai neapstrādātus datus.
Barošanas avota dizaina problēmas un to mērīšanas vajadzības
Ideālā gadījumā katram barošanas avotam vajadzētu darboties kā matemātiskajam modelim, kuram tas bija paredzēts. Bet reālajā pasaulē komponenti ir bojāti, slodzes var atšķirties, barošanas avoti var būt izkropļoti 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 var ilgt? Cik daudz siltuma izkliedē strāvas padeve? Kas notiek, kad tas pārkarst? Cik liela dzesēšanas gaisa plūsma ir nepieciešama? Kas notiek, ja slodzes strāva ievērojami palielinās? Vai ierīce var uzturēt nominālo izejas spriegumu? Kā barošanas bloks tiek galā ar izejas īssavienojumu? 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 var ļaut inženieriem sasniegt šos mērķus.
Osciloskops un jaudas mērījumi
Tiem, kas ir pieraduši veikt liela joslas platuma mērījumus ar osciloskopu, barošanas avota mērījumi var būt vienkārši, jo to frekvences ir salīdzinoši zemas. Faktiski jaudas mērīšanā ir daudz izaicinājumu, ar kuriem ātrgaitas ķēžu dizaineriem nekad nav jāsaskaras.
Visa sadales iekārta var būt augstsprieguma un "peldoša", tas ir, nav savienota ar zemi. Signāla impulsa platums, periods, frekvence un darba cikls var atšķirties. Viļņu formas ir precīzi jāuztver un jāanalizē, lai noteiktu viļņu formas anomālijas. Tas ir prasīgs osciloskopam. Vairākas zondes — vienlaikus ir nepieciešamas viena gala, diferenciālās un strāvas zondes. Instrumentam ir jābūt lielai atmiņai, lai nodrošinātu ierakstīšanas vietu ilgtermiņa zemas frekvences iegūšanas rezultātiem. Un var būt nepieciešams vienā iegūšanā uztvert dažādus signālus ar ļoti atšķirīgu amplitūdu.
Komutācijas barošanas avota pamati
Dominējošā līdzstrāvas jaudas arhitektūra lielākajā daļā mūsdienu sistēmu ir komutācijas barošanas avots (komutācijas barošanas avots), kas ir pazīstams ar spēju efektīvi izturēt dažādas slodzes. Tipiska komutācijas barošanas avota jaudas signāla ceļš ietver pasīvos komponentus, aktīvos komponentus un magnētiskos komponentus. Komutācijas barošanas avotos tiek izmantots pēc iespējas mazāk komponentu ar zaudējumiem (piemēram, rezistori un lineārie tranzistori) un galvenokārt (ideālā gadījumā) komponenti bez zudumiem: komutācijas tranzistori, kondensatori un magnēti.
Komutācijas barošanas avota ierīcei ir arī vadības daļa, kurā ietilpst impulsa platuma modulācijas regulators, impulsa frekvences modulācijas regulators un atgriezeniskās saites cilpa 1 un citas sastāvdaļas. Vadības sekcijai var būt savs barošanas avots. 1. attēlā ir vienkāršota komutācijas barošanas avota shematiska diagramma, kurā parādīta jaudas pārveidošanas sadaļa, ieskaitot aktīvās ierīces, pasīvās ierīces un magnētiskos komponentus.
Komutācijas barošanas avota tehnoloģijā tiek izmantotas jaudas pusvadītāju komutācijas ierīces, piemēram, metāla oksīda lauka efekta tranzistori (MOSFET) un izolētu vārtu bipolāri tranzistori (IGBT). Šīm ierīcēm ir īss pārslēgšanas laiks, un tās var izturēt neregulārus sprieguma lēcienus. Tikpat svarīgi ir tas, ka tie patērē ļoti maz enerģijas gan ieslēgtā, gan izslēgtā stāvoklī, ir ļoti efektīvi un rada zemu siltumu. Komutācijas ierīces lielā mērā nosaka komutācijas barošanas avota kopējo veiktspēju. Galvenie komutācijas ierīču mērījumi ir: pārslēgšanas zudumi, vidējie jaudas zudumi, droša darbības zona un citi.
