Verfahren und Schritte zum Testen eines Schaltnetzteils mit einem digitalen Oszilloskop
Oszilloskop- und Stromversorgungsmessung
Für diejenigen, die es gewohnt sind, ein Oszilloskop für Messungen mit hoher Bandbreite zu verwenden, kann die Leistungsmessung einfach sein, da die Frequenz relativ niedrig ist. Tatsächlich gibt es auch viele Herausforderungen, denen sich Hochgeschwindigkeitsschaltungsdesigner bei der Leistungsmessung nie stellen müssen.
Die Spannung der gesamten Schaltanlage kann hoch und erdfrei sein, d. h. sie ist nicht geerdet. Die Impulsbreite, die Periode, die Frequenz und das Tastverhältnis des Signals variieren. Es ist notwendig, die Wellenform wahrheitsgetreu zu erfassen und zu analysieren und etwaige Anomalien in der Wellenform zu erkennen. Die Anforderungen an Oszilloskope sind hoch. Mehrere Tastköpfe – gleichzeitiger Bedarf an Single-Ended-Tastköpfen, Differenztastköpfen und Stromtastköpfen. Das Instrument muss über einen großen Speicher verfügen, um Platz für die Aufzeichnung langfristiger Niederfrequenz-Erfassungsergebnisse zu bieten. Und es kann erforderlich sein, verschiedene Signale mit erheblichen Amplitudenunterschieden in einer einzigen Erfassung zu erfassen.
Grundlagen der Schaltnetzteilversorgung
Die gängige DC-Stromversorgungsarchitektur in den meisten modernen Systemen ist ein Schaltnetzteil (SMPS), das für seine Fähigkeit bekannt ist, wechselnde Lasten effektiv zu bewältigen. Der elektrische Signalpfad eines typischen Schaltnetzteils umfasst passive Komponenten, aktive Komponenten und magnetische Komponenten. Schaltnetzteile sollten den Einsatz verlustbehafteter Komponenten wie Widerstände und linearer Transistoren minimieren und hauptsächlich (idealerweise) verlustfreie Komponenten wie Schalttransistoren, Kondensatoren und magnetische Komponenten verwenden.
Das Schaltnetzteil verfügt außerdem über einen Steuerteil, der Komponenten wie einen Pulsweitenmodulationsregler, einen Pulsfrequenzmodulationsregler und eine Rückkopplungsschleife 1 umfasst. Der Steuerteil kann über eine eigene Stromversorgung verfügen. Abbildung 1 ist ein vereinfachtes schematisches Diagramm eines Schaltnetzteils, das den Stromumwandlungsteil einschließlich aktiver Geräte, passiver Geräte und magnetischer Komponenten zeigt.
Bei der Schaltnetzteiltechnologie werden Leistungshalbleiterschaltgeräte wie Metalloxid-Feldeffekttransistoren (MOSFETs) und Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs) verwendet. Diese Geräte haben eine kurze Schaltzeit und können instabile Spannungsspitzen aushalten. Ebenso wichtig ist, dass sie sowohl im geöffneten als auch im geschlossenen Zustand sehr wenig Energie verbrauchen, bei hoher Effizienz und geringer Wärmeentwicklung. Schaltgeräte bestimmen maßgeblich die Gesamtleistung von Schaltnetzteilen. Zu den Hauptmessungen von Schaltgeräten gehören: Schaltverlust, durchschnittlicher Leistungsverlust, sicherer Arbeitsbereich und andere.
