Metoda pomiaru zasilacza impulsowego za pomocą oscyloskopu cyfrowego
Od tradycyjnych zasilaczy analogowych po wydajne zasilacze impulsowe — typy i rozmiary zasilaczy są bardzo zróżnicowane. Wszyscy muszą stawić czoła złożonym i dynamicznym środowiskom pracy. Obciążenie i zapotrzebowanie urządzenia mogą w jednej chwili ulec znaczącym zmianom. Nawet „codzienny” zasilacz impulsowy musi być w stanie wytrzymać chwilowe szczyty znacznie przekraczające jego średni poziom operacyjny. Inżynierowie projektujący zasilacze lub systemy wykorzystujące zasilacze muszą zrozumieć warunki pracy zasilacza w warunkach statycznych i najgorszych.
W przeszłości opisywanie charakterystyki zachowania zasilacza oznaczało użycie multimetru cyfrowego do pomiaru prądu i napięcia statycznego oraz wykonywanie żmudnych obliczeń przy użyciu kalkulatora lub komputera PC. Obecnie większość inżynierów wybiera oscyloskopy jako preferowaną platformę pomiaru mocy. Nowoczesne oscyloskopy można wyposażyć w zintegrowane oprogramowanie do pomiaru i analizy mocy, co upraszcza ustawienia i ułatwia pomiary dynamiczne. Użytkownicy mogą dostosowywać kluczowe parametry, automatycznie obliczać i wyświetlać wyniki w ciągu kilku sekund, a nie tylko surowe dane.
Zagadnienia projektowania zasilaczy i wymagania pomiarowe
W idealnej sytuacji każdy zasilacz powinien działać jak zaprojektowany dla niego model matematyczny. Jednak w prawdziwym świecie komponenty mają defekty, obciążenia mogą się zmieniać, zasilanie może być zniekształcone, a zmiany środowiskowe mogą wpływać na wydajność. Co więcej, stale zmieniające się wymagania dotyczące wydajności i kosztów sprawiają, że projektowanie zasilaczy jest bardziej złożone. Rozważ następujące kwestie:
Ile watów mocy może utrzymać zasilacz powyżej mocy znamionowej? Jak długo to może trwać? Ile ciepła emituje zasilacz? Co się stanie, gdy się przegrzeje? Jakiego przepływu powietrza chłodzącego wymaga? Co się stanie, gdy prąd obciążenia znacznie wzrośnie? Czy urządzenie może utrzymać znamionowe napięcie wyjściowe? Jak zasilacz reaguje na całkowite zwarcie na końcu wyjściowym? Co się stanie, gdy zmieni się napięcie wejściowe zasilacza?
Projektanci muszą opracowywać zasilacze, które zajmują mniej miejsca, redukują wydzielanie ciepła, zmniejszają koszty produkcji i spełniają bardziej rygorystyczne normy EMI/EMC. Tylko rygorystyczny system pomiarowy może umożliwić inżynierom osiągnięcie tych celów.
Pomiar oscyloskopowy i zasilania
Dla osób przyzwyczajonych do używania oscyloskopu do pomiarów o dużej szerokości pasma, pomiar mocy może być prosty, ponieważ jego częstotliwość jest stosunkowo niska. W rzeczywistości istnieje wiele wyzwań związanych z pomiarem mocy, którym projektanci obwodów o dużej prędkości nigdy nie będą musieli stawić czoła.
Napięcie całej rozdzielnicy może być wysokie i zmienne, co oznacza, że nie jest ona uziemiona. Szerokość impulsu, okres, częstotliwość i cykl pracy sygnału będą się różnić. Konieczne jest dokładne uchwycenie i przeanalizowanie przebiegu fali oraz wykrycie wszelkich nieprawidłowości w przebiegu. Wymagania dla tego oscyloskopu są surowe. Wiele sond - jednocześnie wymagających sond z pojedynczym zakończeniem, sond różnicowych i sond prądowych. Przyrząd musi posiadać dużą pamięć, aby zapewnić miejsce na zapis długoterminowych wyników akwizycji niskich częstotliwości. Może też wymagać przechwycenia różnych sygnałów o znacznie różnych amplitudach w ramach jednej akwizycji.
