DigitalOscilloskopMätning avByta strömförsörjning
Strömförsörjningsenheter finns i en mängd olika typer och storlekar, från traditionella nätaggregat av analog typ till högeffektiva strömförsörjningsenheter. De möter alla komplexa, dynamiska driftsmiljöer. Utrustningsbelastningar och krav kan förändras dramatiskt på ett ögonblick. Även "dag-till-dag" växlande strömförsörjning måste kunna motstå momentana toppar långt över sin genomsnittliga driftsnivå. Ingenjörer som designar strömförsörjning eller system som kommeranvända strömförsörjningmåste förstå hur strömförsörjningen kommer att bete sig under statiska förhållanden såväl som under värsta tänkbara förhållanden.
Tidigare innebar att karakterisera beteendet hos en strömkälla att mäta viloströmmar och spänningar med en digitalMultimeteroch utföra noggranna beräkningar med en miniräknare eller PC. Idag vänder sig de flesta ingenjörer till oscilloskop som sin föredragna effektmätningsplattform. Moderna oscilloskop kan utrustas med integrerad mjukvara för effektmätning och analys, vilket förenklar installationen och gör dynamiska mätningar enklare. Användare kan anpassa nyckelparametrar, automatisera beräkningar och se resultat på några sekunder, inte bara rådata.
Strömförsörjningsproblem och deras mätbehov
Helst bör varje strömförsörjning fungera som den matematiska modellen som den designades för. Men i den verkliga världen,komponenterär felaktiga, belastningar ändras, strömförsörjning kan förvrängas och miljöförändringar kan förändra prestandan. Ändrade prestanda- och kostnadskrav komplicerar också designen av strömförsörjningen. Tänk på dessa frågor:
Hur många watt kan strömförsörjningen hålla utöver dess märkeffekt? Hur länge varar det? Hur mycket värme avger strömförsörjningen? Vad händer när den överhettas? Hur mycket kylluftsflöde kräver det? Vad händer när belastningsströmmen ökar dramatiskt? Kan enheten behålla sin nominella utspänning? Hur kommer nätaggregatet att klara av en fullständig kortslutning vid utgången? Vad händer när inspänningen till strömförsörjningen ändras?
Designers måste utveckla nätaggregat som tar mindre plats, minskar värmen, minskar tillverkningskostnaderna och uppfyller strängare EMI/EMC-standarder. Endast ett rigoröst mätsystem gör det möjligt för ingenjörer att uppnå dessa mål.
Oscilloskop och effektmätning
För dem som är vana vid mätningar med hög bandbredd med oscilloskop kan mätningar av strömförsörjningen vara enkla på grund av deras relativt låga frekvens. I verkligheten finns det många utmaningar i effektmätningar som höghastighetskretsdesigners aldrig behöver möta.
Spänningen över omkopplingsanordningen kan vara hög och "flytande", dvs integrundad. Signalens pulsbredd, period, frekvens och arbetscykel kan variera. Vågformer måste fångas in och analyseras för att upptäcka anomalier. Detta är ett krävande krav för oscilloskop. Flera prober - Enkeländade prober, differentialsonder och strömsonder krävs också.Instrumentetmåste ha ett stort minne för att ge utrymme att spela in resultat från långa, lågfrekventa förvärv. Och det kan krävas att fånga olika signaler med mycket varierande amplituder i en enda insamling.
Grundläggande omkoppling av strömförsörjning
Den dominerande likströmsarkitekturen i de flesta moderna system är switching power supply (switched-mode power supply), som är välkänt för sin förmåga att effektivt hantera varierande belastningar. Den elektriska energisignalvägen för en typisk strömförsörjning inkluderar passiva enheter, aktiva enheter och magnetiska komponenter. Byte av strömförsörjning använder så få komponenter med förlust som möjligt (t.ex.motståndoch linjära transistorer) och använder i första hand (helst) förlustfria komponenter: switchande transistorer,kondensatoreroch magnetiska komponenter.
Switchande strömförsörjningsutrustning har också en styrsektion, som inkluderar komponenter som en pulsbreddsmoduleringsregulator för pulsfrekvensmodulering och en återkopplingsslinga1. Styrsektionen kan ha en egen strömförsörjning. FIKON. Fig. 1 är ett förenklat schema över en strömförsörjning som visar den elektriska energiomvandlingssektionen, vilken inkluderar aktiva och passiva komponenter såväl som magnetiska komponenter.
Switchande strömförsörjningsteknik använder krafthalvledaromkopplingsenheter såsom metalloxidfälteffekttransistorer (MOSFET) med bipolära transistorer med isolerad grind (IGBT). Dessa enheter har korta kopplingstider och tål instabila spänningsspikar. Lika viktigt är att de förbrukar väldigt lite energi i antingen på eller av, vilket resulterar i hög effektivitet och låg värmealstring. Omkopplingsanordningar bestämmer till stor del den övergripande prestandan hos en strömförsörjning. Viktiga mätningar av växlingsenheter inkluderar: kopplingsförluster, genomsnittlig effektförlust,säkerverksamhetsområde och andra.
