Sådan måler du strømtabet ved at skifte strømforsyning med digitalt oscilloskop
Den nye arkitektur af SMPS:Switch Mode PowerSupply) skal levere høj strøm og lav spænding til processorer med høj datahastighed og GHz-klasse, hvilket tilføjer usynligt nyt pres til strømenhedsdesignere med hensyn til effektivitet, effekttæthed, pålidelighed og omkostninger. For at tage højde for disse krav i designet har designere taget nye arkitekturer i brug, såsom synkron ensretterteknologi, aktiv effektfilterkorrektion og øget koblingsfrekvens. Disse teknologier bringer også nogle større udfordringer, såsom højt strømtab, varmeafledning og overdreven EMI/EMC på switching-enheder.
Under overgangen fra "off" (on) til "on" (off) tilstand, vil strømforsyningsenheden have et højt strømforbrug. (Men strømtabet for at skifte enheder i "tændt" eller "slukket" tilstand er mindre, fordi strømmen gennem enheden eller spændingen på enheden er meget lille). Induktorer og transformere kan isolere udgangsspændingen og udjævne belastningsstrømmen. Induktorer og transformatorer er også modtagelige for omskiftningsfrekvens, hvilket resulterer i strømtab og lejlighedsvise fejl på grund af mætning.
Fordi den strøm, der afgives i omskiftningsstrømforsyningsenheden, bestemmer den samlede effektivitet af strømforsyningens termiske effekt, er det meget vigtigt at måle strømtabet for omskiftningsenheden og induktoren/transformatoren. Denne måling kan bestemme effekteffektivitet og varmeafledning.
Måling og analyse af effekttab
1. Testenhed påkrævet til måling af strømtab
Forenklet kredsløb af switch transformation. MOSFET-felteffekteffekttransistoren styrer strømmen under excitation af 40 kHz ur. MOSFET er ikke forbundet til AC-føderjord eller kredsløbsudgangsjord, det vil sige, at den er isoleret fra jord. Derfor er det umuligt blot at måle jordingsreferencespændingen med et oscilloskop, for hvis sondens jordledning er forbundet til en hvilken som helst terminal på MOSFET, vil punktet blive kortsluttet med jorden gennem oscilloskopet.
I dette tilfælde er differentialmåling en god måde at måle spændingsbølgeformen for M0SFET. Ved differentialmåling kan du måle VDS, det vil sige spændingen på afløbsterminalen og sourceterminalen på MOSFET. VDS kan flyde over spændingen, og spændingsområdet kan være snesevis af volt til hundredvis af volt, afhængigt af strømforsyningsenhedens spændingsområde. Du kan måle VDS på flere måder:
Chassis jordledning af suspension oscilloskop. Det anbefales ikke at bruge det, da det er ekstremt skadeligt for brugeren, den testede enhed og oscilloskopet.
To konventionelle enkelt-endede passive sonder bruges til at forbinde deres jordledninger sammen, og derefter bruges oscilloskopets kanalberegningsfunktion til at måle. Denne målemetode kaldes kvasi-differentiel måling. Men selvom den passive sonde kan bruges i kombination med forstærkeren i et oscilloskop, mangler den funktionen "common mode rejection ratio" (CMRR), som korrekt kan blokere enhver common mode spænding. Denne indstilling kan ikke måle spændingen nøjagtigt, men den eksisterende sonde kan bruges.
Brug sondeisolatoren, der er tilgængelig i butikken, til at isolere oscilloskopets chassis fra jorden. Sondens jordledning vil ikke længere være hovedjordingspotentialet, og sonden kan tilsluttes direkte til et testpunkt. Probeisolator er en effektiv løsning, men den er dyr, og dens omkostninger er to til fem gange højere end differentiel probe.
Brug af ægte differentialsonde på bredbåndsoscilloskop. Man kan måle VDS ved differentialsonde, hvilket også er en god metode.
Når du måler strøm gennem MOSFET, skal du først klemme strømsonden, og derefter finjustere målesystemet. Mange differentialsonder er udstyret med indbyggede DC offset trimkondensatorer. Sluk for det testede udstyr, og efter at oscilloskopet og sonden er helt opvarmet, kan du indstille den gennemsnitlige værdi af spændings- og strømbølgeformer målt af oscilloskopet. Følsomhedsindstillingen skal bruge de værdier, der bruges i den faktiske måling. I mangel af signal skal du justere trimningskondensatoren for at justere nulgennemsnittet for hver bølgeform til 0 V. Dette trin kan i høj grad reducere målefejlen forårsaget af den statiske spænding og strøm i målesystemet.
