כיצד למדוד את אובדן החשמל של מיתוג ספק כוח עם אוסילוסקופ דיגיטלי
הארכיטקטורה החדשה של SMPS:Switch Mode PowerSupply) צריכה לספק זרם גבוה ומתח נמוך למעבדים עם מהירות נתונים גבוהה ודרגת גיגה-הרץ, מה שמוסיף לחץ חדש ובלתי נראה למעצבי התקני כוח במונחים של יעילות, צפיפות הספק, אמינות ועלות. על מנת לקחת בחשבון דרישות אלו בתכנון, מעצבים אימצו ארכיטקטורות חדשות כגון טכנולוגיית תיקון סינכרוני, תיקון מסנן הספק אקטיבי והגדלת תדירות המיתוג. טכנולוגיות אלו מביאות גם לכמה אתגרים גבוהים יותר, כגון אובדן הספק גבוה, פיזור חום ועודף EMI/EMC על התקני מיתוג.
במהלך המעבר ממצב "כבוי" (מופעל) למצב "מופעל" (כבוי), להתקן אספקת החשמל תהיה צריכת חשמל גבוהה. (עם זאת, אובדן החשמל של מיתוג מכשירים במצב "מופעל" או "כבוי" קטן יותר, מכיוון שהזרם דרך המכשיר או המתח במכשיר קטן מאוד). משרנים ושנאים יכולים לבודד את מתח המוצא ולהחליק את זרם העומס. משרנים ושנאים רגישים גם לתדר מיתוג, וכתוצאה מכך לפיזור הספק ותקלות מזדמנות עקב רוויה.
מכיוון שהכוח המתפזר בהתקן אספקת החשמל המיתוג קובע את היעילות הכוללת של ההשפעה התרמית של ספק הכוח, חשוב מאוד למדוד את אובדן ההספק של התקן המיתוג והמשרן/שנאי. מדידה זו יכולה לקבוע את יעילות ההספק ופיזור החום.
מדידה וניתוח של אובדן חשמל
1. מכשיר בדיקה נדרש למדידת אובדן הספק
מעגל פשוט של שינוי מתג. טרנזיסטור כוח אפקט השדה MOSFET שולט בזרם תחת עירור של שעון 40kHz. MOSFET אינו מחובר להארקת מזין AC או להארקת פלט מעגל, כלומר, הוא מבודד מהארקה. לכן, אי אפשר פשוט למדוד את מתח הייחוס להארקה עם אוסילוסקופ, מכיוון שאם חוט ההארקה של הגשושית מחובר לכל מסוף של ה-MOSFET, הנקודה תקצר עם האדמה דרך האוסילוסקופ.
במקרה זה, מדידה דיפרנציאלית היא דרך טובה למדידת צורת גל המתח של M0SFET. על ידי מדידה דיפרנציאלית, אתה יכול למדוד VDS, כלומר, את המתח על מסוף הניקוז ומסוף המקור של MOSFET. VDS יכול לצוף מעל המתח, וטווח המתח יכול להיות עשרות וולט עד מאות וולט, תלוי בטווח המתח של התקן אספקת החשמל. אתה יכול למדוד VDS בכמה דרכים:
חוט הארקה של השלדה של אוסילוסקופ מתלה. מומלץ לא להשתמש בו, כי הוא מזיק ביותר למשתמש, למכשיר הנבדק ולאוסילוסקופ.
שני בדיקות פסיביות קונבנציונליות חד-קצה משמשות לחיבור חוטי ההארקה שלהן יחד, ולאחר מכן פונקציית חישוב התעלות של האוסילוסקופ משמשת למדידה. שיטת מדידה זו נקראת מדידה כמו-דיפרנציאלית. עם זאת, למרות שניתן להשתמש בבדיקה הפסיבית בשילוב עם המגבר של אוסילוסקופ, היא חסרה את הפונקציה של "יחס דחיית מצב משותף" (CMRR) שיכול לחסום כראוי כל מתח מצב משותף. הגדרה זו אינה יכולה למדוד במדויק את המתח, אך ניתן להשתמש בבדיקה הקיימת.
השתמש במבודד הבדיקה הזמין בחנות כדי לבודד את מארז האוסילוסקופ מהקרקע. חוט ההארקה של הגשש לא יהיה עוד פוטנציאל ההארקה הראשי, וניתן לחבר את הגשושית ישירות לנקודת בדיקה. מבודד בדיקה הוא פתרון יעיל, אבל הוא יקר, והעלות שלו היא פי שניים עד חמישה מזו של בדיקה דיפרנציאלית.
שימוש בבדיקה דיפרנציאלית אמיתית על אוסילוסקופ רחב פס. אתה יכול למדוד VDS על ידי בדיקה דיפרנציאלית, שזו גם שיטה טובה.
בעת מדידת זרם דרך MOSFET, תחילה מהדקים את בדיקת הזרם, ולאחר מכן כוונן עדין את מערכת המדידה. בדיקות דיפרנציאליות רבות מצוידות בקבלי גיזום אופסט DC מובנים. כבה את הציוד שנבדק, ולאחר שהאוסילוסקופ והגשש מתחממים לחלוטין, אתה יכול להגדיר את הערך הממוצע של צורות גל מתח וזרם שנמדדו על ידי האוסילוסקופ. הגדרת הרגישות צריכה להשתמש בערכים המשמשים במדידה בפועל. בהיעדר אות, כוונן את קבל החיזור כדי להתאים את ממוצע האפס של כל צורת גל ל-0 V. שלב זה יכול להפחית במידה ניכרת את שגיאת המדידה הנגרמת על ידי המתח והזרם הסטטי במערכת המדידה.
