Cómo medir la pérdida de energía de la fuente de alimentación conmutada con un osciloscopio digital
Con la creciente demanda de fuentes de alimentación conmutadas en muchas industrias, es crucial medir y analizar la pérdida de energía de la próxima generación de fuentes de alimentación conmutadas. 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 SMPS (Switch Mode PowerSupply) requiere alta corriente y bajo voltaje para procesadores con alta velocidad de datos y nivel de GHz, lo que agrega una nueva presión intangible a los diseñadores de dispositivos 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 filtro de potencia activa y aumento de la frecuencia de conmutación. Estas tecnologías también plantean algunos desafíos mayores, como altas pérdidas de energía, disipación térmica y EMI/EMC excesiva en los dispositivos de conmutación.
Durante la transición del estado "apagado" (conducción) al estado "encendido" (apagado), la fuente de alimentación experimentará grandes pérdidas de energía. La pérdida de energía de los dispositivos de conmutación en el estado "encendido" o "apagado" es relativamente pequeña porque la corriente que pasa a través del dispositivo o el voltaje en el dispositivo es muy 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.
Debido a la potencia disipada dentro del dispositivo de fuente de alimentación conmutada, se determina la eficiencia general del efecto térmico de la fuente de alimentación. Por lo tanto, medir la pérdida de potencia del dispositivo de conmutación y del inductor/transformador es un trabajo de medición extremadamente importante. Esta medición puede medir la eficiencia energética y la disipación térmica.
Con la creciente demanda de fuentes de alimentación conmutadas en muchas industrias, es crucial medir y analizar la pérdida de energía de la próxima generación de fuentes de alimentación conmutadas. 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 SMPS (Switch Mode PowerSupply) requiere alta corriente y bajo voltaje para procesadores con alta velocidad de datos y nivel de GHz, lo que agrega una nueva presión intangible a los diseñadores de dispositivos 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 filtro de potencia activa y aumento de la frecuencia de conmutación. Estas tecnologías también plantean algunos desafíos mayores, como altas pérdidas de energía, disipación térmica y EMI/EMC excesiva en los dispositivos de conmutación.
Durante la transición del estado "apagado" (conducción) al estado "encendido" (apagado), la fuente de alimentación experimentará grandes pérdidas de energía. La pérdida de energía de los dispositivos de conmutación en el estado "encendido" o "apagado" es relativamente pequeña porque la corriente que pasa a través del dispositivo o el voltaje en el dispositivo es muy 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.
Debido a la potencia disipada dentro del dispositivo de fuente de alimentación conmutada, se determina la eficiencia general del efecto térmico de la fuente de alimentación. Por lo tanto, medir la pérdida de potencia del dispositivo de conmutación y del inductor/transformador es un trabajo de medición extremadamente importante. Esta medición puede medir la eficiencia energética y la disipación térmica.
Calcular la pérdida de potencia de los componentes electromagnéticos.
Otro método que puede reducir la pérdida de energía está relacionado con el núcleo magnético. De los diagramas de circuitos típicos de CA/CC y CC/CC, los inductores y transformadores son otros componentes que disipan energía, por lo que no solo afectan la eficiencia energética sino que también causan disipación térmica.
La prueba de inductores suele utilizar LCR. LCR utiliza una onda sinusoidal como señal de prueba. En un dispositivo de fuente de alimentación conmutada, el inductor se cargará con señales de conmutación de alto voltaje y alta corriente, pero ninguna de ellas será señal sinusoidal. Por lo tanto, los diseñadores de dispositivos de potencia necesitan monitorear las características de comportamiento de los inductores o transformadores dentro del dispositivo de potencia real. Por lo tanto, es posible que las pruebas utilizando LCR no reflejen la situación real.
El método eficaz para observar las características de los núcleos magnéticos es a través de la curva BH, ya que la curva BH puede revelar rápidamente las características de comportamiento de los inductores dentro del dispositivo de suministro de energía. TDSPWR2 le permite realizar rápidamente análisis de BH utilizando un osciloscopio de laboratorio sin la necesidad de costosas herramientas especializadas.
Durante los períodos de encendido y de estado estacionario del dispositivo de suministro de energía, los inductores y los transformadores tienen diferentes características de comportamiento. Anteriormente, para ver y analizar las características de BH, los diseñadores tenían que capturar primero la señal y luego realizar análisis adicionales en una PC personal. Ahora, puede realizar un análisis de BH directamente en el osciloscopio a través de TDSPWR2 para observar las características de comportamiento del inductor en tiempo real. Al realizar un análisis en profundidad, TDSPWR2 también puede proporcionar enlaces de cursor entre los gráficos de BH y los datos capturados en el osciloscopio.
