ДигиталенОсцилоскопИзмерване наИмпулсни захранвания
Захранващите устройства се предлагат в голямо разнообразие от видове и размери, от традиционни аналогови захранващи устройства до високоефективни импулсни захранващи устройства. Всички те са изправени пред сложни, динамични работни среди. Натоварванията и изискванията на оборудването могат да се променят драматично за миг. Дори "ежедневните" импулсни захранвания трябва да могат да издържат на мигновени пикове доста над средното им работно ниво. Инженери, проектиращи захранвания или системи, които щеизползвайте захранваниятрябва да разберете как ще се държи захранването при статични условия, както и при най-лошите условия.
В миналото характеризирането на поведението на захранването означаваше измерване на токове на покой и напрежения с цифровмултиметъри извършване на старателни изчисления с калкулатор или компютър. Днес повечето инженери се обръщат към осцилоскопите като предпочитана платформа за измерване на мощността. Модерните осцилоскопи могат да бъдат оборудвани с интегриран софтуер за измерване и анализ на мощността, което опростява настройката и улеснява динамичните измервания. Потребителите могат да персонализират ключови параметри, да автоматизират изчисленията и да видят резултатите за секунди, а не само необработени данни.
Проблеми с дизайна на захранването и техните нужди от измерване
В идеалния случай всяко захранване трябва да работи като математическия модел, за който е проектирано. Но в реалния свят,компонентиса дефектни, натоварването се променя, захранването може да бъде изкривено и промените в околната среда могат да променят производителността. Освен това променящите се изисквания за производителност и цена усложняват дизайна на захранването. Помислете за тези проблеми:
Колко вата може да издържи захранването извън номиналната си мощност? Колко трае? Колко топлина отделя захранването? Какво се случва, когато прегрее? Колко охлаждащ въздушен поток изисква? Какво се случва, когато токът на натоварване се увеличи драстично? Може ли устройството да поддържа номиналното си изходно напрежение? Как ще се справи захранването с пълно късо съединение на изхода? Какво се случва, когато входното напрежение на захранването се промени?
Дизайнерите трябва да разработят захранващи устройства, които заемат по-малко място, намаляват топлината, намаляват производствените разходи и отговарят на по-строгите EMI/EMC стандарти. Само една строга система за измерване ще позволи на инженерите да постигнат тези цели.
Осцилоскопи и измерване на мощност
За тези, които са свикнали с измервания с висока честотна лента с осцилоскопи, измерванията на захранването може да са лесни поради относително ниската им честота. В действителност има много предизвикателства при измерванията на мощността, с които дизайнерите на високоскоростни вериги никога не трябва да се сблъскват.
Напрежението в превключващото устройство може да бъде високо и "плаващо", т.е. незаземен. Ширината на импулса, периодът, честотата и работният цикъл на сигнала могат да варират. Формите на вълните трябва да бъдат заснети и анализирани, за да се открият аномалии. Това е взискателно изискване за осцилоскопите. Множество сонди - Необходими са също сонди с един край, диференциални сонди и токови сонди.Инструментъттрябва да има голяма памет, за да осигури място за записване на резултатите от дълги, нискочестотни придобивания. И може да се наложи да се уловят различни сигнали с широко вариращи амплитуди в едно придобиване.
Основи на импулсното захранване
Доминиращата DC захранваща архитектура в повечето съвременни системи е импулсното захранване (захранване с импулсен режим), което е добре известно със способността си да се справя ефективно с различни натоварвания. Пътят на сигнала за електрическа енергия на типично импулсно захранване включва пасивни устройства, активни устройства и магнитни компоненти. Импулсните захранвания използват възможно най-малко компоненти със загуби (напр.резистории линейни транзистори) и основно използват (в идеалния случай) компоненти без загуби: превключващи транзистори,кондензатори, и магнитни компоненти.
Импулсното захранващо оборудване също има контролна секция, която включва компоненти като регулатор на импулсно-широчинна модулация, регулатор на импулсно-честотна модулация и верига за обратна връзка1. Контролната секция може да има собствено захранване. Фиг. 1 е опростена схема на импулсно захранване, показваща секцията за преобразуване на електрическа енергия, която включва активни и пасивни компоненти, както и магнитни компоненти.
Технологията за импулсно захранване използва мощни полупроводникови превключващи устройства като полеви транзистори с метален оксид (MOSFET) с биполярни транзистори с изолиран затвор (IGBT). Тези устройства имат кратко време на превключване и могат да издържат на нестабилни пикове на напрежението. Също толкова важно, те консумират много малко енергия във включено или изключено състояние, което води до висока ефективност и ниско генериране на топлина. Превключващите устройства до голяма степен определят цялостната производителност на импулсното захранване. Ключовите измервания на превключващите устройства включват: загуби при превключване, средна загуба на мощност,безопаснооперативна зона и други.
