Kaedah untuk Mengukur Bekalan Kuasa Pensuisan dengan Osiloskop Digital
Daripada bekalan kuasa analog tradisional kepada bekalan kuasa pensuisan yang cekap, jenis dan saiz bekalan kuasa sangat berbeza. Mereka semua menghadapi persekitaran kerja yang kompleks dan dinamik. Beban dan permintaan peralatan mungkin mengalami perubahan ketara dalam sekelip mata. Malah bekalan kuasa pensuisan "harian" mesti mampu menahan puncak serta-merta yang jauh melebihi tahap operasi puratanya. Jurutera yang mereka bentuk bekalan kuasa atau sistem untuk menggunakan bekalan kuasa perlu memahami keadaan kerja bekalan kuasa di bawah keadaan statik dan keadaan terburuk.
Pada masa lalu, menerangkan ciri tingkah laku sumber kuasa bermaksud menggunakan multimeter digital untuk mengukur arus dan voltan statik, dan melakukan pengiraan yang sukar menggunakan 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 menjadikan pengukuran dinamik lebih mudah. Pengguna boleh menyesuaikan parameter utama, mengira secara automatik dan melihat hasil dalam beberapa saat, bukannya hanya data mentah.
Isu reka bentuk bekalan kuasa dan keperluan pengukuran
Sebaik-baiknya, setiap bekalan kuasa harus berfungsi seperti model matematik yang direka untuknya. Tetapi dalam dunia nyata, komponen cacat, beban boleh berubah, bekalan kuasa mungkin diherotkan, dan perubahan persekitaran boleh mengubah prestasi. Selain itu, prestasi dan keperluan kos yang sentiasa berubah juga menjadikan reka bentuk bekalan kuasa lebih kompleks. Pertimbangkan isu ini:
Berapa watt kuasa yang boleh dikekalkan oleh bekalan kuasa melebihi kuasa terkadarnya? Berapa lama ia boleh bertahan? Berapa banyak haba yang dikeluarkan 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 terkadarnya? Bagaimanakah bekalan kuasa bertindak balas kepada litar pintas lengkap pada hujung 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 pengukuran bekalan kuasa
Bagi mereka yang biasa menggunakan osiloskop untuk pengukuran lebar jalur tinggi, pengukuran kuasa mungkin mudah kerana kekerapannya agak rendah. Malah, terdapat juga banyak cabaran yang tidak pernah perlu dihadapi oleh pereka litar berkelajuan tinggi dalam pengukuran kuasa.
Voltan keseluruhan suis mungkin tinggi dan terapung, bermakna ia tidak dibumikan. Lebar nadi, tempoh, kekerapan dan kitaran tugas isyarat semuanya akan berbeza-beza. Ia adalah perlu untuk menangkap dan menganalisis bentuk gelombang dengan jujur dan mengesan sebarang keabnormalan dalam bentuk gelombang. Keperluan untuk osiloskop adalah menuntut. Kuar berbilang - serentak memerlukan kuar satu hujung, kuar pembezaan dan kuar semasa. Instrumen mesti mempunyai memori yang besar untuk menyediakan ruang rakaman untuk hasil pemerolehan frekuensi rendah jangka panjang. Dan ia mungkin memerlukan menangkap isyarat yang berbeza dengan perbezaan amplitud yang ketara dalam satu pemerolehan.
Asas Bekalan Kuasa Pensuisan
Seni bina bekalan kuasa DC arus perdana dalam kebanyakan sistem moden ialah bekalan kuasa pensuisan (SMPS), yang terkenal dengan keupayaannya untuk menangani perubahan beban dengan berkesan. Laluan isyarat elektrik bagi bekalan kuasa pensuisan biasa termasuk komponen pasif, komponen aktif dan komponen magnetik. Bekalan kuasa pensuisan harus meminimumkan penggunaan komponen lossy seperti perintang dan transistor linear, dan terutamanya menggunakan komponen tanpa kehilangan (idealnya) seperti transistor pensuisan, kapasitor dan komponen magnetik.
Peranti bekalan kuasa pensuisan juga mempunyai bahagian kawalan, yang merangkumi komponen seperti pengatur modulasi lebar nadi, pengatur modulasi frekuensi nadi dan gelung maklum balas 1. 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 magnetik.
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 dalam kedua-dua keadaan terbuka dan tertutup, dengan kecekapan tinggi dan penjanaan haba yang rendah. Peranti pensuisan sebahagian besarnya menentukan prestasi keseluruhan bekalan kuasa pensuisan. Pengukuran utama peranti pensuisan termasuk: kehilangan pensuisan, kehilangan kuasa purata, kawasan kerja selamat dan lain-lain.
