Come utilizzare l'oscilloscopio digitale per testare l'alimentatore switching
Oscilloscopio e misure di potenza
Per coloro che sono abituati a effettuare misurazioni con larghezza di banda elevata con un oscilloscopio, le misurazioni dell'alimentazione possono essere semplici a causa della loro frequenza relativamente bassa. In effetti, ci sono molte sfide nella misurazione della potenza che i progettisti di circuiti ad alta velocità non devono mai affrontare.
L'intero quadro può essere ad alta tensione e “flottante”, cioè non collegato a terra. L'ampiezza dell'impulso, il periodo, la frequenza e il ciclo di lavoro del segnale cambieranno. La forma d'onda deve essere catturata e analizzata fedelmente per individuare eventuali anomalie nella forma d'onda. Questo è impegnativo per l'oscilloscopio. Sonde multiple: sono necessarie sonde a terminazione singola, sonde differenziali e sonde di corrente. Lo strumento deve disporre di una memoria di grandi dimensioni per fornire spazio di registrazione per i risultati di acquisizione a bassa frequenza a lungo termine. Inoltre, potrebbe essere necessario acquisire segnali diversi con ampiezze molto variabili in un'unica acquisizione.
Nozioni di base sull'alimentatore switching
L'architettura di alimentazione CC dominante nella maggior parte dei sistemi moderni è l'alimentatore a commutazione (alimentatore a commutazione), ben noto per la sua capacità di gestire efficacemente i carichi variabili. Il percorso del segnale di potenza di un tipico alimentatore a commutazione comprende componenti passivi, componenti attivi e componenti magnetici. Gli alimentatori a commutazione utilizzano il minor numero possibile di componenti con perdite (come resistori e transistor lineari) e utilizzano principalmente (idealmente) componenti senza perdite: transistor di commutazione, condensatori e componenti magnetici.
L'apparecchiatura di alimentazione a commutazione ha anche una parte di controllo, che comprende un regolatore di modulazione dell'ampiezza degli impulsi, un regolatore di modulazione della frequenza degli impulsi e un circuito di feedback 1 e altri componenti. La sezione di controllo può avere una propria alimentazione. La Figura 1 è un diagramma schematico semplificato di un alimentatore a commutazione, che mostra la parte di conversione dell'alimentazione, inclusi dispositivi attivi, dispositivi passivi e componenti magnetici.
La tecnologia degli alimentatori a commutazione utilizza dispositivi di commutazione a semiconduttore di potenza come transistor a effetto di campo a ossido di metallo (MOSFET) e transistor bipolari a gate isolato (IGBT). Questi dispositivi hanno tempi di commutazione brevi e possono sopportare picchi di tensione instabili. Altrettanto importante, consumano pochissima energia, sono altamente efficienti e generano poco calore, sia nello stato acceso che spento. I dispositivi di commutazione determinano in larga misura le prestazioni complessive di un alimentatore a commutazione. Le principali misurazioni dei dispositivi di commutazione includono: perdita di commutazione, perdita di potenza media, area operativa sicura e altre.
