Hur man mäter strömförlust vid byte av strömförsörjning med ett digitalt oscilloskop
Med den ökande efterfrågan på switch-mode-strömförsörjning i många industrier har det blivit avgörande att mäta och analysera strömförlusten för nästa generations switch-mode-strömförsörjning. I det här applikationsfältet kan TDS5000- eller TDS7000-seriens digitala fluorescensoscilloskop, i kombination med TDSPWR2-programvara för effektmätning, hjälpa dig att enkelt utföra de nödvändiga mät- och analysuppgifterna.
Den nya SMPS-arkitekturen (Switch Mode Power Supply) kräver att hög ström och låg spänning tillhandahålls till processorer med hög datahastighet och GHz-nivå, vilket lägger till ett immateriellt nytt tryck på kraftenhetsdesigners när det gäller effektivitet, effekttäthet, tillförlitlighet och kostnad. För att ta hänsyn till dessa krav i designen, antog konstruktörerna nya arkitekturer som synkron likriktarteknik, aktiv effektfiltreringskorrigering och ökad switchfrekvens. Dessa tekniker ger också större utmaningar, såsom högre effektförluster, termisk avledning och överdriven EMI/EMC på switchenheter.
Under övergången från tillståndet "av" (ledande) till "på" (avstängning) kommer strömförsörjningsenheten att uppleva hög strömförlust. Strömförlusten för omkopplarenheter i tillståndet "på" eller "av" är relativt låg eftersom strömmen som passerar genom enheten eller spänningen på enheten är liten. Induktorer och transformatorer kan isolera utspänningen och jämna ut belastningsströmmen. Induktorer och transformatorer är också känsliga för påverkan av omkopplingsfrekvens, vilket leder till effektförlust och enstaka fel orsakade av mättnad.
I verkliga driftsmiljöer har strömförsörjningsenheter kontinuerliga dynamiska lastförändringar. Situationen som visas i figur 5 indikerar att effektförlusten vid omvandling också varierar under laständringar. Så ett viktigt steg i mätningen är att fånga hela belastningsändringshändelsen och identifiera switchförlusterna för att säkerställa att strömförsörjningsenheten inte överbelastas på grund av dessa faktorer.
Idag använder de flesta designers oscilloskop med djupt minne (2MB) och höga samplingsfrekvenser för att fånga händelser med den upplösning som krävs. Men utmaningen som följer med det är hur man analyserar den stora mängden data som genereras av förlustpunkterna för varje switch, eftersom det lägger stor stress på switchenheten.
