דִיגִיטָליאוֹסְצִילוֹסקוּפּמדידה שלהחלפת ספקי כוח
ספקי כוח מגיעים במגוון רחב של סוגים וגדלים, החל מספקי כוח מסורתיים מסוג אנלוגי ועד לספקי כוח מיתוג יעילים במיוחד. כולם מתמודדים עם סביבות הפעלה מורכבות ודינמיות. עומסי ציוד ודרישות יכולים להשתנות באופן דרמטי ברגע. אפילו ספקי כוח מיתוג "יום-יום" צריכים להיות מסוגלים לעמוד בפסגות מיידיות הרבה מעל רמת הפעולה הממוצעת שלהם. מהנדסים שמתכננים ספקי כוח או מערכות שיעשו זאתלהשתמש בספקי כוחצריך להבין איך ספק הכוח יתנהג בתנאים סטטיים כמו גם בתנאים הגרועים ביותר.
בעבר, אפיון ההתנהגות של ספק כוח פירושו מדידת זרמים ומתחים שקטים באמצעות מכשיר דיגיטלימולטימטרוביצוע חישובים קפדניים עם מחשבון או PC. כיום, רוב המהנדסים פונים לאוסילוסקופים כפלטפורמת מדידת הספק המועדפת עליהם. אוסילוסקופים מודרניים יכולים להיות מצוידים בתוכנה משולבת למדידת הספק וניתוח, המפשטת את ההגדרה ומקלה על מדידות דינמיות. משתמשים יכולים להתאים אישית פרמטרים מרכזיים, להפוך חישובים לאוטומטיים ולראות תוצאות תוך שניות, לא רק נתונים גולמיים.
בעיות תכנון של ספק כוח וצרכי המדידה שלהם
באופן אידיאלי, כל ספק כוח צריך לעבוד כמו המודל המתמטי שעבורו הוא תוכנן. אבל בעולם האמיתי,רכיביםפגומים, עומסים משתנים, ספקי כוח יכולים להיות מעוותים ושינויים סביבתיים יכולים לשנות את הביצועים. כמו כן, שינוי דרישות הביצועים והעלות מסבכים את תכנון ספק הכוח. שקול את הנושאים הבאים:
כמה וואט יכול ספק הכוח להחזיק מעבר להספק המדורג שלו? כמה זמן זה נמשך? כמה חום פולט ספק הכוח? מה קורה כשהוא מתחמם יתר על המידה? כמה זרימת אוויר לקירור זה דורש? מה קורה כאשר זרם העומס גדל באופן דרמטי? האם היחידה יכולה לשמור על מתח המוצא המדורג שלה? כיצד יתמודד ספק הכוח עם קצר חשמלי מוחלט במוצא? מה קורה כאשר מתח הכניסה לספק הכוח משתנה?
מעצבים צריכים לפתח ספקי כוח שתופסים פחות מקום, מפחיתים חום, מצמצמים עלויות ייצור ועומדים בתקני EMI/EMC מחמירים יותר. רק מערכת מדידה קפדנית תאפשר למהנדסים להשיג את המטרות הללו.
אוסילוסקופים ומדידות כוח
למי שרגיל למדידות של רוחב פס גבוה עם אוסילוסקופים, מדידות אספקת החשמל עשויות להיות פשוטות בגלל התדר הנמוך יחסית שלהן. במציאות, ישנם אתגרים רבים במדידות הספק שמתכנני מעגלים מהירים לעולם אינם צריכים להתמודד איתם.
המתח על פני התקן המיתוג יכול להיות גבוה ו"צף", כלומר, לאמקורקע. רוחב הפולסים, התקופה, התדירות ומחזור העבודה של האות יכולים להשתנות. יש ללכוד ולנתח צורות גל כדי לזהות חריגות. זוהי דרישה תובענית עבור אוסילוסקופים. בדיקות מרובות - בדיקות חד-קצה, בדיקות דיפרנציאליות ובדיקות זרם נדרשות גם כן.הכלי נגינהחייב להיות בעל זיכרון גדול כדי לספק מקום להקליט תוצאות מרכישות ארוכות בתדר נמוך. וייתכן שיידרש ללכוד אותות שונים עם אמפליטודות משתנות מאוד ברכישה אחת.
יסודות החלפת ספק כוח
ארכיטקטורת כוח ה-DC הדומיננטית ברוב המערכות המודרניות היא ספק הכוח המיתוג (ספק כוח מודפס), הידוע ביכולתו להתמודד ביעילות עם עומסים משתנים. נתיב אות האנרגיה החשמלית של ספק כוח מיתוג טיפוסי כולל התקנים פסיביים, התקנים אקטיביים ורכיבים מגנטיים. החלפת ספקי כוח משתמשת בכמה שפחות רכיבים אובדים ככל האפשר (למשל,נגדיםוטרנזיסטורים ליניאריים) ובעיקר משתמשים (באופן אידיאלי) ברכיבים ללא הפסדים: טרנזיסטורי מיתוג,קבלים, ורכיבים מגנטיים.
ציוד מיתוג של אספקת חשמל כולל גם קטע בקרה, הכולל רכיבים כמו ווסת אפנון רוחב הדופק לווסת אפנון תדר דופק, ולולאת משוב1. לחלק הבקרה יכול להיות ספק כוח משלו. תאנה. 1 הוא סכימה פשוטה של ספק כוח מיתוג המציג את קטע המרת האנרגיה החשמלית, הכולל רכיבים פעילים ופסיביים וכן רכיבים מגנטיים.
טכנולוגיית מיתוג אספקת החשמל משתמשת בהתקני מיתוג מוליכים למחצה, כגון טרנזיסטורי אפקט שדה תחמוצת מתכת (MOSFET) עם טרנזיסטורים דו-קוטביים של שער מבודדים (IGBT). למכשירים אלה זמני מיתוג קצרים ויכולים לעמוד בפני קוצים לא יציבים במתח. לא פחות חשוב, הם צורכים מעט מאוד אנרגיה במצב מופעל או כבוי, וכתוצאה מכך יעילות גבוהה וייצור חום נמוך. התקני מיתוג קובעים במידה רבה את הביצועים הכוללים של ספק כוח מיתוג. מדידות מפתח של התקני מיתוג כוללות: הפסדי מיתוג, אובדן חשמל ממוצע,בטוחאזור הפעלה ואחרים.
