Menggunakan Osiloskop Digital untuk Mengukur Bekalan Kuasa Pensuisan
Bekalan kuasa datang dalam pelbagai jenis dan saiz, daripada bekalan kuasa analog tradisional kepada bekalan kuasa pensuisan berkecekapan tinggi. Mereka semua menghadapi persekitaran kerja yang kompleks dan dinamik. Muatan dan permintaan peralatan boleh berubah dengan ketara dalam sekelip mata. Malah bekalan kuasa pensuisan "setiap hari" mesti mampu menahan puncak serta-merta yang jauh melebihi tahap operasi puratanya. Jurutera yang mereka bentuk bekalan kuasa atau sistem yang akan menggunakan bekalan kuasa perlu memahami cara bekalan kuasa beroperasi dalam keadaan statik serta dalam keadaan terburuk.
Pada masa lalu, mencirikan kelakuan bekalan kuasa bermaksud mengukur arus dan voltan senyap dengan multimeter digital dan melakukan pengiraan yang teliti dengan kalkulator atau PC. Hari ini, kebanyakan jurutera beralih kepada osiloskop sebagai platform pengukuran kuasa pilihan mereka. Osiloskop moden boleh dilengkapi dengan perisian pengukuran dan analisis kuasa bersepadu, memudahkan persediaan dan membuat pengukuran dinamik lebih mudah. Pengguna boleh menyesuaikan parameter utama, mengautomasikan pengiraan dan melihat hasil dalam beberapa saat, bukan hanya data mentah.
Isu reka bentuk bekalan kuasa dan keperluan pengukurannya
Sebaik-baiknya, setiap bekalan kuasa harus berkelakuan seperti model matematik yang direka bentuk. Tetapi dalam dunia nyata, komponen rosak, beban boleh berubah, bekalan kuasa boleh herot, dan perubahan persekitaran boleh mengubah prestasi. Selain itu, perubahan prestasi dan keperluan kos juga menjadikan reka bentuk bekalan kuasa lebih kompleks. Pertimbangkan soalan ini:
Berapa watt kuasa yang boleh bertahan oleh bekalan kuasa melebihi kuasa terkadarnya? Berapa lama ia boleh bertahan? Berapa banyak haba yang hilang oleh bekalan kuasa? Apa yang berlaku apabila ia terlalu panas? Berapa banyak aliran udara penyejukan yang diperlukan? Apakah yang berlaku apabila arus beban meningkat dengan ketara? Bolehkah peranti mengekalkan voltan keluaran terkadar? Bagaimanakah bekalan kuasa bertindak balas kepada litar pintas lengkap pada output? Apakah yang berlaku apabila voltan input bekalan kuasa berubah?
Pereka bentuk perlu membangunkan bekalan kuasa yang menggunakan lebih sedikit ruang, mengurangkan haba, mengurangkan kos pembuatan dan memenuhi piawaian EMI/EMC yang lebih ketat. Hanya sistem pengukuran yang ketat boleh membolehkan jurutera mencapai matlamat ini.
Osiloskop dan ukuran kuasa
Bagi mereka yang biasa membuat pengukuran lebar jalur tinggi dengan osiloskop, pengukuran bekalan kuasa mungkin mudah kerana frekuensinya yang agak rendah. Malah, terdapat banyak cabaran dalam pengukuran kuasa yang tidak pernah perlu dihadapi oleh pereka litar berkelajuan tinggi.
Keseluruhan suis mungkin berada pada voltan tinggi dan "terapung", iaitu, tidak disambungkan ke tanah. Lebar nadi, tempoh, kekerapan dan kitaran tugas isyarat semuanya akan berubah. Bentuk gelombang mesti ditangkap dan dianalisis dengan setia untuk mencari sebarang anomali dalam bentuk gelombang. Ini menuntut pada osiloskop. Kuar berbilang - Kuar satu hujung, kuar pembezaan dan kuar semasa semuanya diperlukan. Instrumen mesti mempunyai memori yang besar untuk menyediakan ruang rakaman untuk hasil pemerolehan frekuensi rendah jangka panjang. Dan mungkin diperlukan untuk menangkap isyarat yang berbeza dengan amplitud yang berbeza-beza secara meluas dalam satu pemerolehan.
Asas bekalan kuasa pensuisan
Seni bina kuasa DC yang dominan dalam kebanyakan sistem moden ialah bekalan kuasa pensuisan (bekalan kuasa pensuisan), yang terkenal dengan keupayaannya untuk mengendalikan beban yang berubah-ubah dengan berkesan. Laluan isyarat kuasa bagi bekalan kuasa pensuisan biasa termasuk komponen pasif, komponen aktif dan komponen magnetik. Bekalan kuasa pensuisan menggunakan sesedikit mungkin komponen yang hilang (seperti perintang dan transistor linear) dan terutamanya menggunakan komponen tanpa kehilangan (sebaik-baiknya): transistor pensuisan, kapasitor dan komponen magnetik.
Peralatan bekalan kuasa pensuisan juga mempunyai bahagian kawalan, yang termasuk pengatur modulasi lebar nadi, pengatur modulasi frekuensi nadi, dan gelung maklum balas 1 dan komponen lain. Bahagian kawalan mungkin mempunyai bekalan kuasa sendiri. Rajah 1 ialah gambarajah skematik yang dipermudahkan bagi bekalan kuasa pensuisan, yang menunjukkan bahagian penukaran kuasa, termasuk peranti aktif, peranti pasif dan komponen magnet.
Teknologi bekalan kuasa pensuisan menggunakan peranti pensuisan semikonduktor kuasa seperti transistor kesan medan oksida logam (MOSFET) dan transistor bipolar get terlindung (IGBT). Peranti ini mempunyai masa pensuisan yang singkat dan boleh menahan pancang voltan yang tidak stabil. Sama pentingnya, mereka menggunakan tenaga yang sangat sedikit, sangat cekap dan menjana haba yang rendah, sama ada dalam keadaan hidup atau mati. Peranti pensuisan menentukan sebahagian besar prestasi keseluruhan bekalan kuasa pensuisan. Ukuran utama peranti pensuisan termasuk: kehilangan pensuisan, kehilangan kuasa purata, kawasan operasi yang selamat dan lain-lain.
