Das Beste aus Ihrer DC-Elektroniklast herausholen

Einer der wichtigen Tests, die zur Qualifizierung von Stromsystemen verwendet werden, ist ein Lasttest, bei dem Strom an eine Testlast geliefert wird, während das System überwacht wird. Es ist möglich, etwas so Einfaches wie einen großen Leistungswiderstand zu verwenden, aber höhere Lasten erfordern ein Stück Präzisionstestgerät zur Bewertung. Das Standardgerät, das wir in der Elektronik verwenden, ist eine DC-Elektroniklast, die im Wesentlichen eine programmierbare Last zum Testen der Gleichstromversorgung aus einem Schaltkreis ist.

Eine DC-Last kann sehr einfach sein und verbraucht im Wesentlichen nur Gleichstrom basierend auf den Lasteneinstellungen. Einige DC-Lasten verfügen über fortschrittlichere Funktionen oder sind programmierbar, um Transienten, Leistungsrampe oder gepulste Stromversorgung zu simulieren. Wenn Sie ein Stromsystem für den kommerziellen Gebrauch testen müssen, sollten Sie bestimmte Funktionen Ihrer DC-Elektroniklast nutzen. Hier erfahren Sie, wie diese Einheiten funktionieren und einige Tests, die Sie durchführen können.

Funktionen einer DC-Elektroniklast

Alle DC-Lasten beinhalten einen Satz von Funktionen, die das Experimentieren mit verschiedenen Arten von Leistungsreglern ermöglichen. Diese Funktionen umfassen:

• Konstantspannungssteuerung
• Konstantstromsteuerung
• Konstantleistungssteuerung
• Konstantwiderstandssteuerung

Jeder dieser vier Betriebsmodi wird verwendet, um verschiedene Arten von Regelungsmethoden in Stromsystemen zu testen. Basierend auf den Daten, die in diesen verschiedenen Regelungsmodi bereitgestellt werden, kann ein DC-Elektroniklastinstrument direkt zur Messung der Leistungsumwandlungseffizienz verwendet werden. Diese Systeme bieten auch eine Möglichkeit, andere Aspekte des Systems zu testen, wie thermisches Verhalten und die Untersuchung von EMI-Quellen bei hoher Leistung.

BK Precision 8550 DC-Elektroniklast

DC-Lasttestmethode

Der erste Aspekt, um genaue Daten für die Leistung Ihres Stromsystems zu erhalten, besteht darin, die richtige Lasttestmethode auszuwählen. Die vier oben genannten DC-Lastmodi werden für verschiedene Arten von Leistungsreglern verwendet; diese sind unten zusammengefasst.

All diese Annahmen setzen voraus, dass die Last an eine Gleichstromquelle angeschlossen ist. Die Last könnte zwischen Gleichstromwerten geändert werden, und das Instrument wird Änderungen registrieren, solange die Änderungsrate langsam genug ist.

Leistungsregler, die für die Lieferung hoher Leistung ausgelegt sind, sind Schaltregler, die Feedback verwenden, um eine spezifische Ausgangsspannung zu regulieren. Mit einer Gleichstromlast kann auch die Regelungsschleife bei Gleichstrom untersucht werden, oder es kann Rauschen injiziert und verwendet werden, um die Regelungsfähigkeit des Schaltkreises zu untersuchen. Allerdings laufen reale digitale Systeme nicht bei Gleichstrom, sie laufen bei Wechselstrom. Gleichstromlasten, die für die Prüfung dieser Reglerkreise oder VRMs vorgesehen sind, benötigen eine weitere Funktion, die diese Art von Tests ermöglicht.

Transiente Antwort

Einige Gleichstromlasten verfügen über eine transiente Funktion oder eine Schrittfunktion, die es ermöglicht, die Wechselstromantwort eines Gleichstromreglers zu messen. Im Wesentlichen wird die transiente Funktion die Stromlieferung an die interne Lastschaltung über eine sehr kurze Anstiegszeit einleiten, was einer Schrittfunktion am Eingang ähnelt. Der Leistungsreglerkreis wechselt sehr schnell von niedriger zu hoher Leistungsabgabe, und die Reglerkreise und die Feedback-Schleife müssen diesen Schrittwechsel in der Ausgangsleistung kompensieren. Die resultierende Antwort während dieses Lasttests kann gemessen werden, normalerweise in Verbindung mit einem anderen Instrument (einem Oszilloskop).

Was kann man aus einer transienten Messung mit einer Gleichstromlast lernen? Es gibt einige wichtige Dinge, die untersucht werden können:

• Burst-EMI während des Lastschritts
• Einschaltstrom am Eingang des Reglerkreises
• Ausgangsspannungseinbruch bei einer vorgelagerten Stromversorgung
• Einen Regler in Instabilität oder anhaltende Oszillation treiben
• Zeit bis zur vollen Leistungsabgabe nach dem Lastschritt

Alle oben genannten Anforderungen benötigen ein Oszilloskop oder im Falle von Burst-EMI einen Spektrumanalysator.

Transiente Modi und Durchläufe

Häufig, wenn wir versuchen, eine Hochleistungslast an einem Regler zu simulieren, wollen wir nicht nur einzelne transiente Ereignisse betrachten. Regler in einem kommerziellen System müssen möglicherweise mehrere transiente Ereignisse aushalten, von denen einige zufällig auftreten können. Das System muss dann in der Lage sein, sowohl große einzelne Ereignisse als auch wiederholte zufällige Ereignisse zu kompensieren, die manchmal in Verzögerung und Stärke variieren.

Beispielsweise ermöglichen die elektronischen Lasten der Rigol DL3000-Serie kontinuierliche Ströme von Impulsen und das Durchlaufen einer Liste möglicher Testwerte. Dieses Umschalten ermöglicht die Simulation von periodischen oder zufälligen Änderungen in der Last und bringt das Testen näher an das, was man in einem echten System erwarten könnte.

Transiente Moduskonfiguration in einer Gleichstromlast. (Bild von Rigol DL3000-Konfiguration)

Die oben gezeigte Last von Rigol, sowie andere Lasten, können sogar eine klingelnde Welle auf die Lastschritte überlagern. Dies wäre notwendig, um die Regelkreisantwort in einem Leistungsregler oder VRM zu testen.

Was es Ihnen nicht sagt, ist die Reaktion des Reglerkreises und des PDN Ihrer Leiterplatte auf Änderungen in der Last. Dafür benötigen Sie eine Testplatine mit Zugang für Sonden und eine spezialisierte Sonde, die die Energieversorgung über sehr breite Bandbreiten handhaben kann. Diese viel spezialisiertere Zeitbereichsmessung umfasst mehrere Instrumente und ist etwas, das ich für einen zukünftigen Artikel aufheben werde.

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