Cómo medir la pérdida de energía en fuentes de alimentación conmutadas utilizando un osciloscopio digital
Con la creciente demanda de fuentes de alimentación conmutadas en muchas industrias, medir y analizar la pérdida de energía de la próxima generación de fuentes de alimentación conmutadas se ha vuelto crucial. En este campo de aplicación, los osciloscopios de fluorescencia digitales de las series TDS5000 o TDS7000, combinados con el software de medición de potencia TDSPWR2, pueden ayudarlo a completar fácilmente las tareas de medición y análisis requeridas.
La nueva arquitectura de fuente de alimentación de modo conmutado (SMPS) requiere que se proporcione alta corriente y bajo voltaje a los procesadores con alta velocidad de datos y nivel de GHz, lo que agrega nuevas presiones intangibles sobre los diseñadores de dispositivos de energía en términos de eficiencia, densidad de potencia, confiabilidad y costo. Para considerar estos requisitos en el diseño, los diseñadores adoptaron nuevas arquitecturas, como tecnología de rectificación síncrona, corrección de filtrado de potencia activa y mayor frecuencia de conmutación. Estas tecnologías también plantean desafíos mayores, como mayores pérdidas de energía, disipación térmica y EMI/EMC excesiva en los dispositivos de conmutación.
Durante la transición del estado "apagado" (conduciendo) al estado "encendido" (apagando), el dispositivo de suministro de energía experimentará una gran pérdida de energía. La pérdida de energía de los dispositivos de conmutación en el estado "encendido" o "apagado" es relativamente baja porque la corriente que pasa a través del dispositivo o el voltaje en el dispositivo es pequeño. Los inductores y transformadores pueden aislar el voltaje de salida y suavizar la corriente de carga. Los inductores y transformadores también son susceptibles a la influencia de la frecuencia de conmutación, lo que provoca disipación de energía y fallas ocasionales causadas por saturación.
En entornos operativos reales, los dispositivos de suministro de energía tienen cambios de carga dinámicos continuos. La situación que se muestra en la Figura 5 indica que la pérdida de potencia durante la conversión también varía durante los cambios de carga. Por lo tanto, un paso importante en la medición es capturar todo el evento de cambio de carga e identificar las pérdidas del interruptor para garantizar que el dispositivo de suministro de energía no se sobrecargue debido a estos factores.
Hoy en día, la mayoría de los diseñadores utilizan osciloscopios con memoria profunda (2 MB) y altas tasas de muestreo para capturar eventos con la resolución requerida. Pero el desafío que esto conlleva es cómo analizar la gran cantidad de datos generados por los puntos de pérdida de cada conmutador, ya que supone una gran tensión para el dispositivo conmutador.
