Methode en stappen voor het testen van schakelende voeding met behulp van een digitale oscilloscoop
Oscilloscoop- en voedingmeting
Voor degenen die gewend zijn aan het gebruik van een oscilloscoop voor metingen met hoge bandbreedte, kan vermogensmeting eenvoudig zijn omdat de frequentie relatief laag is. In feite zijn er ook veel uitdagingen waarmee ontwerpers van hogesnelheidscircuits nooit te maken krijgen bij vermogensmeting.
De spanning van de gehele schakelinstallatie kan hoog en zwevend zijn, wat betekent dat deze niet geaard is. De pulsbreedte, periode, frequentie en duty-cycle van het signaal zullen allemaal variëren. Het is noodzakelijk om de golfvorm naar waarheid vast te leggen en te analyseren en eventuele afwijkingen in de golfvorm te detecteren. De eisen aan oscilloscopen zijn hoog. Meerdere sondes - waarbij tegelijkertijd sondes met één uiteinde, differentiële sondes en stroomsondes nodig zijn. Het instrument moet een groot geheugen hebben om opnameruimte te bieden voor langdurige laagfrequente acquisitieresultaten. En het kan nodig zijn om in één acquisitie verschillende signalen met aanzienlijke amplitudeverschillen vast te leggen.
Grondbeginselen van schakelende voeding
De reguliere DC-voedingsarchitectuur in de meeste moderne systemen is een schakelende voeding (SMPS), die bekend staat om zijn vermogen om effectief om te gaan met veranderende belastingen. Het elektrische signaalpad van een typische schakelende voeding omvat passieve componenten, actieve componenten en magnetische componenten. Schakelende voedingen moeten het gebruik van verliesgevende componenten zoals weerstanden en lineaire transistors minimaliseren, en voornamelijk (idealiter) verliesvrije componenten gebruiken, zoals schakeltransistoren, condensatoren en magnetische componenten.
Het schakelende voedingsapparaat heeft ook een besturingsgedeelte, dat componenten omvat zoals een pulsbreedtemodulatieregelaar, pulsfrequentiemodulatieregelaar en feedbacklus 1. Het besturingsgedeelte kan zijn eigen voeding hebben. Figuur 1 is een vereenvoudigd schematisch diagram van een schakelende voeding, waarin het onderdeel voor stroomconversie wordt weergegeven, inclusief actieve apparaten, passieve apparaten en magnetische componenten.
De technologie voor schakelende voeding maakt gebruik van vermogenshalfgeleiderschakelapparaten zoals metaaloxide veldeffecttransistors (MOSFET's) en bipolaire transistors met geïsoleerde poort (IGBT's). Deze apparaten hebben een korte schakeltijd en zijn bestand tegen onstabiele spanningspieken. Even belangrijk is dat ze zeer weinig energie verbruiken in zowel open als gesloten toestand, met een hoog rendement en een lage warmteontwikkeling. Schakelapparaten bepalen grotendeels de algehele prestaties van schakelende voedingen. De belangrijkste metingen van schakelapparaten zijn onder meer: schakelverlies, gemiddeld stroomverlies, veilige werkomgeving en andere.
