Come misurare la perdita di potenza dell'alimentatore a commutazione con un oscilloscopio digitale
Con la crescente domanda di alimentatori a commutazione in molti settori, è fondamentale misurare e analizzare la perdita di potenza della prossima generazione di alimentatori a commutazione. In questo campo applicativo, gli oscilloscopi a fluorescenza digitale serie TDS5000 o TDS7000, combinati con il software di misurazione della potenza TDSPWR2, possono aiutare a completare facilmente le attività di misurazione e analisi richieste.
La nuova architettura SMPS (Switch Mode PowerSupply) richiede corrente elevata e bassa tensione per processori con velocità dati e livello GHz elevati, il che aggiunge una nuova pressione immateriale ai progettisti di dispositivi di alimentazione in termini di efficienza, densità di potenza, affidabilità e costi. Per tenere conto di questi requisiti nella progettazione, i progettisti hanno adottato nuove architetture come la tecnologia di rettifica sincrona, la correzione del filtro di potenza attiva e l'aumento della frequenza di commutazione. Queste tecnologie comportano anche alcune sfide più impegnative, come elevate perdite di potenza, dissipazione termica ed eccessiva EMI/EMC sui dispositivi di commutazione.
Durante la transizione dallo stato "off" (conduzione) allo stato "on" (spento), l'alimentatore subirà elevate perdite di potenza. La perdita di potenza dei dispositivi di commutazione nello stato "acceso" o "spento" è relativamente piccola perché la corrente che passa attraverso il dispositivo o la tensione sul dispositivo è molto piccola. Induttori e trasformatori possono isolare la tensione di uscita e livellare la corrente di carico. Induttori e trasformatori sono inoltre suscettibili all'influenza della frequenza di commutazione, con conseguente dissipazione di potenza e guasti occasionali causati dalla saturazione.
A causa della potenza dissipata all'interno del dispositivo di alimentazione a commutazione, viene determinata l'efficienza complessiva dell'effetto termico dell'alimentatore. Pertanto, la misurazione della potenza dissipata del dispositivo di commutazione e dell'induttore/trasformatore è un lavoro di misurazione estremamente importante. Questa misurazione può misurare l'efficienza energetica e la dissipazione termica.
Con la crescente domanda di alimentatori a commutazione in molti settori, è fondamentale misurare e analizzare la perdita di potenza della prossima generazione di alimentatori a commutazione. In questo campo applicativo, gli oscilloscopi a fluorescenza digitale serie TDS5000 o TDS7000, combinati con il software di misurazione della potenza TDSPWR2, possono aiutare a completare facilmente le attività di misurazione e analisi richieste.
La nuova architettura SMPS (Switch Mode PowerSupply) richiede corrente elevata e bassa tensione per processori con velocità dati e livello GHz elevati, il che aggiunge una nuova pressione immateriale ai progettisti di dispositivi di alimentazione in termini di efficienza, densità di potenza, affidabilità e costi. Per tenere conto di questi requisiti nella progettazione, i progettisti hanno adottato nuove architetture come la tecnologia di rettifica sincrona, la correzione del filtro di potenza attiva e l'aumento della frequenza di commutazione. Queste tecnologie comportano anche alcune sfide più impegnative, come elevate perdite di potenza, dissipazione termica ed eccessiva EMI/EMC sui dispositivi di commutazione.
Durante la transizione dallo stato "off" (conduzione) allo stato "on" (spento), l'alimentatore subirà elevate perdite di potenza. La perdita di potenza dei dispositivi di commutazione nello stato "acceso" o "spento" è relativamente piccola perché la corrente che passa attraverso il dispositivo o la tensione sul dispositivo è molto piccola. Induttori e trasformatori possono isolare la tensione di uscita e livellare la corrente di carico. Induttori e trasformatori sono inoltre suscettibili all'influenza della frequenza di commutazione, con conseguente dissipazione di potenza e guasti occasionali causati dalla saturazione.
A causa della potenza dissipata all'interno del dispositivo di alimentazione a commutazione, viene determinata l'efficienza complessiva dell'effetto termico dell'alimentatore. Pertanto, la misurazione della potenza dissipata del dispositivo di commutazione e dell'induttore/trasformatore è un lavoro di misurazione estremamente importante. Questa misurazione può misurare l'efficienza energetica e la dissipazione termica.
Calcolare la perdita di potenza dei componenti elettromagnetici
Un altro metodo che può ridurre la perdita di potenza è legato al nucleo magnetico. Dai tipici schemi elettrici AC/DC e DC/DC, induttori e trasformatori sono altri componenti che dissipano potenza, influenzando così non solo l'efficienza energetica ma causando anche dissipazione termica.
Il test degli induttori solitamente utilizza LCR. L'LCR utilizza un'onda sinusoidale come segnale di test. In un dispositivo di alimentazione a commutazione, l'induttore verrà caricato con segnali di commutazione ad alta tensione e corrente elevata, ma nessuno di essi è un segnale sinusoidale. Pertanto, i progettisti di dispositivi di potenza devono monitorare le caratteristiche comportamentali degli induttori o dei trasformatori all'interno del dispositivo di potenza effettivamente alimentato. Pertanto, i test utilizzando l’LCR potrebbero non riflettere la situazione reale.
Il metodo efficace per osservare le caratteristiche dei nuclei magnetici è attraverso la curva BH, poiché la curva BH può rivelare rapidamente le caratteristiche comportamentali degli induttori all'interno del dispositivo di alimentazione. TDSPWR2 consente di eseguire rapidamente l'analisi BH utilizzando un oscilloscopio da laboratorio senza la necessità di costosi strumenti specializzati.
Durante i periodi di accensione e di regime del dispositivo di alimentazione, induttori e trasformatori hanno caratteristiche di comportamento diverse. In precedenza, per visualizzare e analizzare le caratteristiche del BH, i progettisti dovevano prima acquisire il segnale e poi condurre ulteriori analisi su un PC personale. Ora è possibile eseguire l'analisi BH direttamente sull'oscilloscopio tramite TDSPWR2 per osservare le caratteristiche comportamentali dell'induttore in tempo reale. Quando si esegue un'analisi approfondita, TDSPWR2 può anche fornire collegamenti cursore tra i grafici BH e i dati acquisiti sull'oscilloscopio.
