Een digitale oscilloscoop gebruiken om de stappen van de schakelende voedingmethode te testen
Voor degenen die gewend zijn aan het uitvoeren van metingen met hoge bandbreedte met oscilloscopen, kunnen metingen van de voeding eenvoudig lijken vanwege hun relatief lage frequentie. In werkelijkheid zijn er veel uitdagingen bij vermogensmetingen waar ontwerpers van hogesnelheidscircuits nooit mee te maken krijgen.
De spanning over het schakelapparaat kan hoog en "zwevend" zijn, dat wil zeggen nietgegrond. De pulsbreedte, periode, frequentie en duty-cycle van het signaal kunnen variëren. Golfvormen moeten worden vastgelegd en geanalyseerd om afwijkingen te detecteren. Dit is een veeleisende vereiste voor oscilloscopen. Meerdere sondes - Sondes met één uiteinde, differentiële sondes en stroomsondes zijn ook vereist.Het instrumentmoet een groot geheugen hebben om ruimte te bieden voor het vastleggen van resultaten van lange, laagfrequente acquisities. En het kan nodig zijn om verschillende signalen met sterk variërende amplitudes in één enkele acquisitie op te vangen.
Basisprincipes van schakelende voeding
De dominante gelijkstroomarchitectuur in de meeste moderne systemen is de schakelende voeding (geschakelde voeding), die bekend staat om zijn vermogen om efficiënt om te gaan met variërende belastingen. Het elektrische energiesignaalpad van een typische schakelende voeding omvat passieve apparaten, actieve apparaten en magnetische componenten. Schakelende voedingen gebruiken zo min mogelijk verliescomponentenmogelijk (bijv.weerstandenen lineaire transistors) en maken voornamelijk gebruik van (idealiter) verliesvrije componenten: schakeltransistoren,condensatorenen magnetische componenten.
Schakelende voedingsapparatuur heeft ook een besturingsgedeelte, dat componenten bevat zoals een pulsbreedtemodulatieregelaar, pulsfrequentiemodulatieregelaar en een feedbacklus1. Het besturingsgedeelte kan over een eigen voeding beschikken. AFB. 1 is een vereenvoudigd schema van een schakelende voeding, waarbij het gedeelte voor de conversie van elektrische energie wordt weergegeven, dat zowel actieve en passieve componenten als magnetische componenten omvat.
De technologie voor schakelende voeding maakt gebruik van vermogenshalfgeleiderschakelapparaten zoals metaaloxide veldeffecttransistors (MOSFET's) met bipolaire transistors met geïsoleerde poort (IGBT's). Deze apparaten hebben korte schakeltijden en zijn bestand tegen onstabiele spanningspieken. Even belangrijk is dat ze zowel in de aan- als uit-stand zeer weinig energie verbruiken, wat resulteert in een hoog rendement en een lage warmteontwikkeling. Schakelapparaten bepalen grotendeels de algehele prestaties van een schakelende voeding. Belangrijke metingen van schakelapparaten zijn onder meer: schakelverliezen, gemiddeld vermogensverlies,veiligoperatiegebied en andere.
