DigitálisOszcilloszkópMéréseKapcsoló tápegységek
A tápegységek sokféle típusú és méretű változatban kaphatók, a hagyományos analóg típusú tápegységektől a rendkívül hatékony kapcsolóüzemű tápegységekig. Mindegyikük összetett, dinamikus működési környezettel néz szembe. A berendezések terhelése és követelményei egy pillanat alatt drámaian megváltozhatnak. Még a "napi" kapcsolóüzemű tápegységeknek is ki kell bírniuk az átlagos üzemi szintjük feletti pillanatnyi csúcsokat. Mérnökök, akik olyan tápegységeket vagy rendszereket terveznektápegységeket használjonmeg kell értenie, hogy a tápegység hogyan viselkedik statikus körülmények között, valamint a legrosszabb körülmények között.
A múltban a tápegység viselkedésének jellemzése a nyugalmi áramok és feszültségek digitális mérését jelentette.multiméterés gondos számítások elvégzése számológéppel vagy számítógéppel. Manapság a legtöbb mérnök az oszcilloszkópokat választja előnyben részesített teljesítménymérési platformként. A modern oszcilloszkópok felszerelhetők integrált teljesítménymérő és elemző szoftverrel, ami leegyszerűsíti a beállítást és megkönnyíti a dinamikus méréseket. A felhasználók testreszabhatják a legfontosabb paramétereket, automatizálhatják a számításokat, és másodpercek alatt láthatják az eredményeket, nem csak a nyers adatokat.
A tápegység tervezési kérdései és azok mérési igényei
Ideális esetben minden tápegységnek úgy kell működnie, mint annak a matematikai modellnek, amelyre tervezték. De a való világbanalkatrészekhibásak, a terhelések megváltoznak, a tápegységek torzulhatnak, és a környezeti változások megváltoztathatják a teljesítményt. Ezenkívül a változó teljesítmény- és költségkövetelmények bonyolítják a tápegység tervezését. Fontolja meg ezeket a kérdéseket:
Hány wattot képes a tápegység a névleges teljesítményén túl? Meddig tart? Mennyi hőt bocsát ki a tápegység? Mi történik, ha túlmelegszik? Mekkora hűtési légáramot igényel? Mi történik, ha a terhelési áram drámaian megnő? Meg tudja tartani a készülék névleges kimeneti feszültségét? Hogyan fog a tápegység megbirkózni egy teljes rövidzárlattal a kimeneten? Mi történik, ha a tápegység bemeneti feszültsége megváltozik?
A tervezőknek olyan tápegységeket kell fejleszteniük, amelyek kevesebb helyet foglalnak, csökkentik a hőt, csökkentik a gyártási költségeket és megfelelnek a szigorúbb EMI/EMC szabványoknak. Csak egy szigorú mérési rendszer teszi lehetővé a mérnökök számára ezen célok elérését.
Oszcilloszkópok és teljesítménymérés
Azok számára, akik hozzászoktak a nagy sávszélességű oszcilloszkópos mérésekhez, a tápegység mérése egyszerű lehet, mivel viszonylag alacsony frekvenciájú. Valójában a teljesítménymérésben számos kihívás van, amellyel a nagy sebességű áramkörök tervezőinek soha nem kell szembenézniük.
A kapcsolókészüléken lévő feszültség lehet magas és "lebegő", azaz nemföldelt. A jel impulzusszélessége, periódusa, frekvenciája és munkaciklusa változhat. A hullámformákat rögzíteni és elemezni kell az anomáliák észleléséhez. Ez szigorú követelmény az oszcilloszkópokkal szemben. Több szonda – Egyvégű szondák, differenciálszondák és áramszondák is szükségesek.A hangszernagy memóriával kell rendelkeznie, hogy helyet biztosítson a hosszú, alacsony frekvenciájú adatgyűjtések eredményeinek rögzítésére. És szükség lehet arra, hogy egy adatfelvétel során különböző jeleket rögzítsenek széles körben változó amplitúdóval.
A kapcsolóüzemű tápegység alapjai
A legtöbb modern rendszerben a domináns egyenáramú tápegység a kapcsolóüzemű tápegység (kapcsolt üzemmódú tápegység), amely jól ismert arról, hogy hatékonyan képes megbirkózni a változó terhelésekkel. Egy tipikus kapcsolóüzemű tápegység elektromos energia jelútja passzív eszközöket, aktív eszközöket és mágneses alkatrészeket tartalmaz. A kapcsolóüzemű tápegységek a lehető legkevesebb veszteséges alkatrészt használják (pl.ellenállásokés lineáris tranzisztorok) és elsősorban (ideális esetben) veszteségmentes alkatrészeket használnak: kapcsolótranzisztorokat,kondenzátorokés mágneses alkatrészek.
A kapcsolóüzemű tápegységnek van egy vezérlőrésze is, amely olyan összetevőket tartalmaz, mint az impulzusszélesség-modulációs szabályozó impulzus-frekvencia-modulációs szabályozó és egy visszacsatoló hurok1. A vezérlőrészleg saját tápegységgel rendelkezhet. ÁBRA. Az 1. ábra egy kapcsolóüzemű tápegység egyszerűsített vázlata, amely az elektromos energia átalakítási szakaszt mutatja, amely aktív és passzív alkatrészeket, valamint mágneses komponenseket tartalmaz.
A kapcsolóüzemű tápegység-technológia teljesítmény-félvezető kapcsolóeszközöket, például fém-oxid térhatású tranzisztorokat (MOSFET) használ szigetelt kapu bipoláris tranzisztorokkal (IGBT). Ezek az eszközök rövid kapcsolási idővel rendelkeznek, és ellenállnak az instabil feszültségcsúcsoknak. Ugyanilyen fontos, hogy nagyon kevés energiát fogyasztanak akár bekapcsolt, akár kikapcsolt állapotban, ami nagy hatékonyságot és alacsony hőtermelést eredményez. A kapcsolókészülékek nagymértékben meghatározzák a kapcsolóüzemű tápegység általános teljesítményét. A kapcsolókészülékek főbb mérései a következők: kapcsolási veszteségek, átlagos teljesítményveszteség,biztonságosműködési terület és mások.
