+86-18822802390

Jak měřit ztrátový výkon spínaného zdroje digitálním osciloskopem

Sep 21, 2023

Jak měřit ztrátový výkon spínaného zdroje digitálním osciloskopem

 

Nová architektura SMPS:Switch Mode PowerSupply) potřebuje poskytovat vysoký proud a nízké napětí procesorům s vysokou datovou rychlostí a třídou GHz, což zvyšuje neviditelný nový tlak na designéry napájecích zařízení z hlediska účinnosti, hustoty výkonu, spolehlivosti a nákladů. Aby konstruktéři při návrhu zohlednili tyto požadavky, přijali nové architektury, jako je technologie synchronního usměrnění, korekce filtru aktivního výkonu a zvýšení spínací frekvence. Tyto technologie také přinášejí některé vyšší výzvy, jako jsou vysoké ztráty energie, rozptyl tepla a nadměrné EMI/EMC u spínacích zařízení.


Během přechodu ze stavu „vypnuto“ (zapnuto) do stavu „zapnuto“ (vypnuto) bude mít napájecí zařízení vysokou spotřebu energie. (Výkonová ztráta spínacích zařízení ve stavu "zapnuto" nebo "vypnuto" je však menší, protože proud zařízením nebo napětí na zařízení je velmi malé). Induktory a transformátory mohou izolovat výstupní napětí a vyhlazovat zatěžovací proud. Induktory a transformátory jsou také citlivé na spínací frekvenci, což má za následek ztrátu výkonu a občasné poruchy v důsledku saturace.


Protože ztrátový výkon ve spínaném napájecím zařízení určuje celkovou účinnost tepelného účinku napájecího zdroje, je velmi důležité měřit ztrátový výkon spínacího zařízení a induktoru/transformátoru. Toto měření může určit energetickou účinnost a rozptyl tepla.


Měření a analýza ztrátového výkonu


1. Zkušební zařízení potřebné pro měření ztráty výkonu
Zjednodušený obvod transformace spínače. Výkonový tranzistor s efektem pole MOSFET řídí proud při buzení 40kHz hodin. MOSFET není připojen k zemi napáječe střídavého proudu nebo k zemi výstupu obvodu, to znamená, že je izolován od země. Proto je nemožné jednoduše změřit zemnící referenční napětí osciloskopem, protože pokud je zemnící vodič sondy připojen k libovolné svorce MOSFETu, dojde ke zkratování bodu se zemí přes osciloskop.


V tomto případě je diferenciální měření dobrým způsobem měření průběhu napětí M0SFET. Diferenciálním měřením můžete měřit VDS, tedy napětí na svorce kolektoru a na svorce zdroje MOSFETu. VDS se může pohybovat nad napětím a rozsah napětí může být desítky voltů až stovky voltů, v závislosti na rozsahu napětí napájecího zařízení. VDS můžete měřit několika způsoby:


Zemnicí vodič podvozku závěsného osciloskopu. Doporučuje se nepoužívat, protože je extrémně škodlivý pro uživatele, testované zařízení a osciloskop.


Dvě konvenční pasivní sondy s jedním koncem se používají k propojení jejich zemnících vodičů dohromady a poté se k měření použije funkce výpočtu kanálu osciloskopu. Tato metoda měření se nazývá kvazidiferenciální měření. Nicméně, ačkoli pasivní sonda může být použita v kombinaci se zesilovačem osciloskopu, postrádá funkci "Common Mode Rejection Ratio" (CMRR), která dokáže správně blokovat jakékoli společné napětí. Toto nastavení nedokáže přesně změřit napětí, ale lze použít stávající sondu.


K izolaci šasi osciloskopu od země použijte izolátor sondy dostupný v obchodě. Zemnící vodič sondy již nebude hlavním uzemňovacím potenciálem a sondu lze přímo připojit k testovacímu bodu. Izolátor sondy je efektivní řešení, ale je drahé a jeho cena je dvakrát až pětkrát vyšší než u diferenciální sondy.


Použití skutečné diferenciální sondy na širokopásmovém osciloskopu. VDS můžete měřit diferenciální sondou, což je také dobrá metoda.


Při měření proudu přes MOSFET nejprve upněte proudovou sondu a poté jemně dolaďte měřicí systém. Mnoho diferenciálních sond je vybaveno vestavěnými stejnosměrnými kompenzačními kondenzátory. Vypněte testované zařízení a po úplném zahřátí osciloskopu a sondy můžete nastavit průměrnou hodnotu průběhů napětí a proudu měřených osciloskopem. Nastavení citlivosti by mělo používat hodnoty použité při skutečném měření. Při nepřítomnosti signálu upravte ořezávací kondenzátor tak, aby se nulový průměr každého tvaru vlny nastavil na 0 V. Tento krok může výrazně snížit chybu měření způsobenou statickým napětím a proudem v měřicím systému.

  

 

power supply adjustable

Odeslat dotaz