Sacando el máximo provecho de tu carga electrónica de CC

Una de las pruebas importantes utilizadas para calificar sistemas de energía es una prueba de carga, donde la energía se entrega a una carga de prueba mientras el sistema es monitoreado. Es posible usar algo tan simple como una gran resistencia de potencia, pero cargas más altas requieren de un equipo de prueba de precisión para ser evaluadas. El equipo estándar que usamos en electrónica es una carga electrónica de CC, que es esencialmente una carga programable para probar la entrega de energía de CC de un circuito.

Una carga de CC puede ser muy simple, consumiendo solo energía de CC basada en los ajustes de carga. Algunas cargas de CC tienen características más avanzadas o son programables para simular transitorios, rampas de potencia o entrega de energía pulsada. Si necesitas probar un sistema de energía para uso comercial, entonces deberías aprovechar ciertas características en tu carga electrónica de CC. Aquí está cómo funcionan estas unidades y algunas pruebas que puedes realizar.

Características en una Carga Electrónica de CC

Todas las cargas de CC incluyen un conjunto de características que permiten experimentar con diferentes tipos de reguladores de potencia. Estas características incluyen:

• Control de voltaje constante
• Control de corriente constante
• Control de potencia constante
• Control de resistencia constante

Cada uno de estos cuatro modos de operación se utiliza para probar diferentes tipos de métodos de regulación en sistemas de energía. Basado en los datos proporcionados en estos diferentes modos de regulación, un instrumento de carga electrónica de CC puede ser utilizado para medir directamente la eficiencia de conversión de energía. Estos sistemas también proporcionan una manera de probar otros aspectos del sistema, como el comportamiento térmico y para investigar fuentes de EMI a alta potencia.

BK Precision 8550 Carga electrónica de CC

Método de Prueba de Carga de CC

El primer aspecto para obtener datos precisos sobre el rendimiento de tu sistema de energía es elegir el método de prueba de carga correcto. Los cuatro modos de carga de CC mencionados anteriormente se utilizan para diferentes tipos de reguladores de potencia; estos se resumen a continuación.

Todos estos asumen que la carga está conectada a una potencia de CC. La carga podría cambiarse entre valores de CC, y el instrumento registrará cambios siempre que la tasa de cambio sea lo suficientemente lenta.

Los reguladores de potencia diseñados para entregar alta potencia son reguladores conmutados que utilizan retroalimentación para regular a un voltaje de salida específico. Con una carga electrónica de CC, el bucle de control en CC también puede ser examinado, o se puede inyectar ruido y usar para examinar la capacidad de regulación del circuito. Sin embargo, los sistemas digitales reales no funcionan en CC, funcionan en CA. Las cargas electrónicas de CC diseñadas para probar estos circuitos reguladores o VRMs necesitan otra característica que habilite este tipo de pruebas.

Respuesta Transitoria

Algunas cargas de CC tendrán una característica transitoria o una característica de función de paso que permite medir la respuesta de CA de un regulador de CC. Esencialmente, la función transitoria activará la entrega de potencia al circuito de carga interno en un tiempo de subida muy corto, imitando una función de paso en la entrada. El circuito regulador de potencia pasa muy rápidamente de una entrega de potencia baja a una alta, y la circuitería del regulador y el bucle de retroalimentación necesitan compensar este cambio brusco en la potencia de salida. La respuesta resultante durante esta prueba de carga puede ser medida, normalmente en conjunto con otro instrumento (un osciloscopio).

¿Qué se puede aprender de una medición transitoria con una carga de CC? Hay algunas cosas importantes que pueden ser examinadas:

• EMI en ráfagas durante el paso de carga
• Inrush en la entrada del circuito regulador
• Caída de voltaje de salida en una fuente de alimentación ascendente
• Conducir un regulador hacia la inestabilidad o la oscilación sostenida
• Tiempo para aumentar a la salida de potencia completa después del paso de carga

Todos los anteriores requerirán un osciloscopio, o un analizador de espectro en el caso de EMI en ráfagas.

Modos Transitorios y Barridos

A menudo, cuando intentamos simular una carga de alta potencia en un regulador, no solo queremos observar eventos transitorios únicos. Los reguladores en un sistema comercial pueden necesitar sostener múltiples eventos transitorios, algunos de los cuales pueden surgir aleatoriamente. El sistema entonces necesita ser capaz de compensar grandes eventos únicos, así como eventos aleatorios repetidos, a veces variando en retraso y magnitud.

Por ejemplo, las cargas electrónicas de la serie Rigol DL3000 permiten flujos continuos de pulsos y rampas a través de una lista de posibles valores de prueba. Este cambio permite la simulación de cambios periódicos o aleatorios en la carga y acerca las pruebas a lo que se podría esperar en un sistema real.

Configuración de modo transitorio en una carga de CC. (Imagen de la configuración de Rigol DL3000)

La carga de Rigol mostrada arriba, así como otras cargas, incluso pueden superponer una onda de resonancia en los pasos de carga. Esto sería necesario para probar la respuesta del bucle de control en un regulador de potencia o VRM.

Lo que no te dice es la respuesta del circuito regulador y la red de distribución de potencia (PDN) de tu placa de circuito a cambios en la carga. Para eso, necesitarías una placa de prueba con acceso a sondas y una sonda especializada que pueda manejar la entrega de energía en bandas muy amplias. Esta medición de dominio de tiempo mucho más especializada involucra múltiples instrumentos y es algo que guardaré para un futuro artículo.

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