Метод и этапы проверки импульсного блока питания с помощью цифрового осциллографа
Измерение осциллографом и источником питания
Для тех, кто привык использовать осциллограф для измерений с широкой полосой пропускания, измерение мощности может быть простым, поскольку его частота относительно низкая. На самом деле, существует также множество проблем, с которыми разработчикам высокоскоростных схем никогда не придется сталкиваться при измерении мощности.
Напряжение всего распределительного устройства может быть высоким и плавающим, то есть оно не заземлено. Ширина импульса, период, частота и рабочий цикл сигнала будут различаться. Необходимо достоверно захватить и проанализировать форму сигнала и обнаружить любые отклонения в форме сигнала. Требования к осциллографам высоки. Несколько пробников – одновременно требуются несимметричные пробники, дифференциальные пробники и токовые пробники. Прибор должен иметь большую память, чтобы обеспечить место для записи долгосрочных результатов низкочастотной регистрации. И это может потребовать захвата разных сигналов со значительными различиями в амплитуде за один прием.
Основы импульсного источника питания
Основная архитектура источников питания постоянного тока в большинстве современных систем представляет собой импульсный источник питания (SMPS), который хорошо известен своей способностью эффективно справляться с изменяющимися нагрузками. Путь электрического сигнала типичного импульсного источника питания включает пассивные компоненты, активные компоненты и магнитные компоненты. Импульсные источники питания должны свести к минимуму использование компонентов с потерями, таких как резисторы и линейные транзисторы, и в основном использовать (в идеале) компоненты без потерь, такие как переключающие транзисторы, конденсаторы и магнитные компоненты.
Устройство импульсного источника питания также имеет часть управления, в состав которой входят такие компоненты, как регулятор широтно-импульсной модуляции, регулятор частотно-импульсной модуляции и контур обратной связи 1. Секция управления может иметь собственный источник питания. На рисунке 1 представлена упрощенная принципиальная схема импульсного источника питания, на которой показана часть преобразования мощности, включая активные устройства, пассивные устройства и магнитные компоненты.
В технологии импульсных источников питания используются силовые полупроводниковые переключающие устройства, такие как металлооксидные полевые транзисторы (MOSFET) и биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT). Эти устройства имеют короткое время переключения и выдерживают нестабильные скачки напряжения. Не менее важно и то, что они потребляют очень мало энергии как в открытом, так и в закрытом состояниях, при этом имеют высокий КПД и низкое тепловыделение. Коммутационные устройства во многом определяют общую производительность импульсных источников питания. К основным измерениям коммутационных устройств относятся: коммутационные потери, средние потери мощности, безопасная рабочая зона и другие.
