DigitalniOsciloskopMjerenjePreklopni izvori napajanja
Napajanja dolaze u velikom izboru tipova i veličina, od tradicionalnih analognih izvora napajanja do visokoučinkovitih prekidačkih izvora napajanja. Svi se suočavaju sa složenim, dinamičnim radnim okruženjima. Opterećenja opreme i zahtjevi mogu se dramatično promijeniti u trenutku. Čak i "svakodnevna" sklopna napajanja moraju biti u stanju izdržati trenutne vršne napore znatno iznad njihove prosječne radne razine. Inženjeri koji projektiraju izvore napajanja ili sustave koji ćekoristiti izvore napajanjapotrebno je razumjeti kako će se napajanje ponašati u statičkim uvjetima kao iu najgorim uvjetima.
U prošlosti je karakteriziranje ponašanja izvora napajanja značilo mjerenje mirnih struja i napona digitalnimmultimetari izvođenje mukotrpnih izračuna pomoću kalkulatora ili računala. Danas se većina inženjera okreće osciloskopima kao preferiranoj platformi za mjerenje snage. Moderni osciloskopi mogu biti opremljeni integriranim softverom za mjerenje i analizu snage, što pojednostavljuje postavljanje i čini dinamička mjerenja lakšim. Korisnici mogu prilagoditi ključne parametre, automatizirati izračune i vidjeti rezultate u sekundi, a ne samo neobrađene podatke.
Pitanja dizajna napajanja i njihove potrebe mjerenja
U idealnom slučaju, svaki izvor napajanja trebao bi raditi kao matematički model za koji je dizajniran. Ali u stvarnom svijetu,komponentesu pogrešni, opterećenja se mijenjaju, napajanje može biti iskrivljeno, a promjene okoline mogu promijeniti performanse. Također, promjenjivi zahtjevi za performansama i troškovima kompliciraju dizajn napajanja. Razmotrite ove probleme:
Koliko vata može izdržati napajanje izvan svoje nazivne snage? Koliko dugo to traje? Koliko topline emitira napajanje? Što se događa kada se pregrije? Koliki protok zraka za hlađenje zahtijeva? Što se događa kada se struja opterećenja dramatično poveća? Može li jedinica održati svoj nazivni izlazni napon? Kako će se napajanje nositi s potpunim kratkim spojem na izlazu? Što se događa kada se promijeni ulazni napon napajanja?
Dizajneri moraju razviti napajanja koja zauzimaju manje prostora, smanjuju toplinu, smanjuju troškove proizvodnje i zadovoljavaju strože EMI/EMC standarde. Samo rigorozan sustav mjerenja omogućit će inženjerima postizanje ovih ciljeva.
Osciloskopi i mjerenje snage
Za one koji su navikli na mjerenja velike propusnosti s osciloskopima, mjerenja napajanja mogu biti jednostavna zbog njihove relativno niske frekvencije. U stvarnosti, postoje mnogi izazovi u mjerenju snage s kojima se dizajneri brzih sklopova nikad ne moraju suočiti.
Napon na rasklopnom uređaju može biti visok i "plutajući", tj. neuzemljen. Širina impulsa, period, frekvencija i radni ciklus signala mogu varirati. Valovi se moraju uhvatiti i analizirati kako bi se otkrile anomalije. Ovo je zahtjevan zahtjev za osciloskope. Višestruke sonde - Potrebne su i jednostrane sonde, diferencijalne sonde i strujne sonde.Instrumentmora imati veliku memoriju kako bi osigurao prostor za snimanje rezultata dugih niskofrekventnih snimanja. I može biti potrebno uhvatiti različite signale s vrlo različitim amplitudama u jednom akviziciji.
Osnove prekidačkog napajanja
Dominantna arhitektura istosmjernog napajanja u većini modernih sustava je prekidačko napajanje (prekidno napajanje), koje je dobro poznato po svojoj sposobnosti da se učinkovito nosi s različitim opterećenjima. Put signala električne energije tipičnog prekidačkog napajanja uključuje pasivne uređaje, aktivne uređaje i magnetske komponente. Preklopni izvori napajanja koriste što je moguće manje komponenti s gubicima (npr.otpornicii linearni tranzistori) i prvenstveno koriste (idealno) komponente bez gubitaka: sklopne tranzistori,kondenzatori, i magnetske komponente.
Preklopna oprema za napajanje također ima upravljački dio, koji uključuje komponente kao što su regulator pulsno-frekvencijske modulacije, regulator pulsno-frekvencijske modulacije i povratnu petlju1. Upravljačka sekcija može imati vlastito napajanje. SLIKA Slika 1 je pojednostavljena shema prekidačkog napajanja koja prikazuje dio za pretvorbu električne energije, koji uključuje aktivne i pasivne komponente kao i magnetske komponente.
Tehnologija sklopnog napajanja koristi poluvodičke sklopne uređaje kao što su tranzistori s efektom metalnog oksida (MOSFET) s bipolarnim tranzistorima s izoliranim vratima (IGBT). Ovi uređaji imaju kratko vrijeme prebacivanja i mogu izdržati nestabilne skokove napona. Jednako važno, oni troše vrlo malo energije bilo u uključenom ili isključenom stanju, što rezultira visokom učinkovitošću i niskim stvaranjem topline. Preklopni uređaji uvelike određuju ukupnu izvedbu sklopnog napajanja. Ključna mjerenja sklopnih uređaja uključuju: sklopne gubitke, prosječni gubitak snage,sefoperativno područje i drugo.
