ДигиталОсцилоскопМеасуремент офСвитцхинг Повер Супплиес
Напајања долазе у великом броју типова и величина, од традиционалних извора напајања аналогног типа до високо ефикасних прекидачких извора напајања. Сви се суочавају са сложеним, динамичним радним окружењима. Оптерећење опреме и захтеви могу се драматично променити у трену. Чак и „свакодневна“ прекидачка напајања морају бити у стању да издрже тренутне врхове који су знатно изнад њиховог просечног радног нивоа. Инжењери који пројектују изворе напајања или системе који ћекористите изворе напајањапотребно је разумети како ће се напајање понашати у статичким условима као иу најгорим условима.
У прошлости, карактеризација понашања извора напајања значила је мерење мирних струја и напона помоћу дигиталногмултиметари обављање мукотрпних прорачуна помоћу калкулатора или рачунара. Данас се већина инжењера окреће осцилоскопима као својој омиљеној платформи за мерење снаге. Савремени осцилоскопи могу бити опремљени интегрисаним софтвером за мерење и анализу снаге, што поједностављује подешавање и чини динамичка мерења лакшим. Корисници могу да прилагоде кључне параметре, аутоматизују прорачуне и виде резултате за неколико секунди, а не само необрађене податке.
Проблеми пројектовања напајања и потребе за њиховим мерењем
У идеалном случају, свако напајање треба да ради као математички модел за који је дизајнирано. Али у стварном свету,компонентеимају недостатке, оптерећење се мења, извори напајања могу бити изобличени, а промене животне средине могу променити перформансе. Такође, промене перформанси и захтеви за трошковима компликују дизајн напајања. Размотрите ова питања:
Колико вати напајање може да издржи изнад своје називне снаге? Колико дуго траје? Колико топлоте емитује напајање? Шта се дешава када се прегреје? Колики је проток ваздуха за хлађење потребан? Шта се дешава када се струја оптерећења драматично повећа? Може ли јединица одржати свој називни излазни напон? Како ће се напајање носити са потпуним кратким спојем на излазу? Шта се дешава када се промени улазни напон напајања?
Дизајнери треба да развију изворе напајања који заузимају мање простора, смањују топлоту, смањују трошкове производње и испуњавају строже ЕМИ/ЕМЦ стандарде. Само ригорозан систем мерења ће омогућити инжењерима да постигну ове циљеве.
Осцилоскопи и мерење снаге
За оне који су навикли на мерења широког опсега помоћу осцилоскопа, мерења напајања могу бити једноставна због њихове релативно ниске фреквенције. У стварности, постоје многи изазови у мерењу снаге са којима се дизајнери кола велике брзине никада не морају суочити.
Напон на комутационом уређају може бити висок и "плутајући", тј. неутемељено. Ширина импулса, период, фреквенција и радни циклус сигнала могу варирати. Таласни облици се морају ухватити и анализирати да би се откриле аномалије. Ово је захтеван захтев за осцилоскопе. Више сонди - Једноструке сонде, диференцијалне сонде и струјне сонде су такође потребне.Инструментмора имати велику меморију да би обезбедио простор за снимање резултата дугих, нискофреквентних аквизиција. Можда ће бити потребно ухватити различите сигнале са веома различитим амплитудама у једној аквизицији.
Основе прекидачког напајања
Доминантна архитектура једносмерне струје у већини модерних система је прекидачко напајање (свитцхед-моде повер суппли), које је добро познато по својој способности да се ефикасно носи са различитим оптерећењима. Путања сигнала електричне енергије типичног прекидачког напајања укључује пасивне уређаје, активне уређаје и магнетне компоненте. Прекидачки извори напајања користе што мање компоненти са губицима (нпр.отпорниции линеарни транзистори) и првенствено користе (идеално) компоненте без губитака: прекидачки транзистори,кондензатори, и магнетне компоненте.
Опрема за прекидачко напајање такође има контролни део, који укључује компоненте као што су регулатор пулсно-ширинске модулације, регулатор пулсно-фреквентне модулације и повратна петља1. Контролна секција може имати сопствено напајање. ШИПАК. Слика 1 је поједностављена шема прекидачког напајања која приказује део за конверзију електричне енергије, који укључује активне и пасивне компоненте, као и магнетне компоненте.
Технологија прекидачког напајања користи полупроводничке комутационе уређаје као што су транзистори са ефектом поља металног оксида (МОСФЕТ) са биполарним транзисторима са изолованим вратима (ИГБТ). Ови уређаји имају кратко време укључивања и могу да издрже нестабилне скокове напона. Подједнако важно, они троше врло мало енергије у укљученом или искљученом стању, што резултира високом ефикасношћу и ниском производњом топлоте. Прекидачки уређаји у великој мери одређују укупне перформансе прекидачког напајања. Кључна мерења комутационих уређаја укључују: комутационе губитке, просечни губитак снаге,безбеднооперациона област и друго.
