Ottenere il Massimo dal Tuo Carico Elettronico in CC

Uno dei test importanti utilizzati per qualificare i sistemi di alimentazione è un test di carico, dove l'energia viene fornita a un carico di prova mentre il sistema è monitorato. È possibile utilizzare qualcosa di semplice come una grande resistenza di potenza, ma carichi maggiori richiedono un pezzo di attrezzatura di prova di precisione per essere valutati. Il pezzo standard di attrezzatura che usiamo in elettronica è un carico elettronico DC, che è essenzialmente un carico programmabile per testare la fornitura di energia DC da un circuito.

Un carico DC può essere molto semplice, consumando essenzialmente solo energia DC in base alle impostazioni del carico. Alcuni carichi DC hanno caratteristiche più avanzate o sono programmabili per simulare transitori, ramping di potenza o fornitura di energia pulsata. Se hai bisogno di testare un sistema di alimentazione per uso commerciale, allora dovresti sfruttare alcune caratteristiche del tuo carico elettronico DC. Ecco come funzionano queste unità e alcuni test che puoi eseguire.

Caratteristiche in un Carico Elettronico DC

Tutti i carichi DC includono un insieme di caratteristiche che permettono la sperimentazione con diversi tipi di regolatori di potenza. Queste caratteristiche includono:

• Controllo di tensione costante
• Controllo di corrente costante
• Controllo di potenza costante
• Controllo di resistenza costante

Ciascuna di queste quattro modalità operative è utilizzata per testare diversi tipi di metodi di regolazione nei sistemi di alimentazione. Sulla base dei dati forniti in queste diverse modalità di regolazione, uno strumento di carico elettronico DC può essere utilizzato per misurare direttamente l'efficienza della conversione di potenza. Questi sistemi forniscono anche un modo per testare altri aspetti del sistema, come il comportamento termico e per investigare le fonti di EMI ad alta potenza.

BK Precision 8550 Carico elettronico DC

Metodo di Test del Carico DC

Il primo aspetto per ottenere dati accurati sulle prestazioni del tuo sistema di alimentazione è scegliere il metodo di test del carico giusto. Le quattro modalità di carico DC menzionate sopra sono utilizzate per diversi tipi di regolatori di potenza; queste sono riassunte di seguito.

Tutte queste presuppongono che il carico sia collegato a una potenza DC. Il carico potrebbe essere cambiato tra valori DC, e lo strumento registrerà i cambiamenti finché il tasso di cambiamento è abbastanza lento.

I regolatori di potenza destinati a fornire alta potenza sono regolatori a commutazione che utilizzano un feedback per regolare a una specifica tensione di uscita. Con un carico elettronico DC, il loop di controllo a DC può essere esaminato, o può essere iniettato rumore per esaminare la capacità di regolazione del circuito. Tuttavia, i sistemi digitali reali non funzionano in DC, funzionano in AC. I carichi elettronici DC destinati al test di questi circuiti regolatori o VRM necessitano di un'altra caratteristica che abilita questo tipo di test.

Risposta Transitoria

Alcuni carichi DC avranno una caratteristica transitoria o una funzione di passo che permette di misurare la risposta AC di un regolatore DC. Essenzialmente, la funzione transitoria attiverà l'erogazione di potenza al circuito di carico interno in un tempo di salita molto breve, simulando una funzione di passo sull'ingresso. Il circuito del regolatore di potenza passa molto rapidamente da una bassa erogazione di potenza a una alta erogazione di potenza, e il circuito di regolazione e il loop di feedback devono compensare questo cambiamento improvviso nella potenza di uscita. La risposta risultante durante questo test di carico può essere misurata, normalmente in congiunzione con un altro strumento (un oscilloscopio).

Cosa si può imparare da una misurazione transitoria con un carico DC? Ci sono alcune cose importanti che possono essere esaminate:

• EMI a raffica durante il passo di carico
• Inrush sull'ingresso del circuito regolatore
• Caduta di tensione di uscita su un'alimentazione a monte
• Guidare un regolatore verso l'instabilità o l'oscillazione sostenuta
• Tempo per salire alla piena erogazione di potenza dopo il passo di carico

Tutto quanto sopra richiederà un oscilloscopio, o un analizzatore di spettro nel caso di EMI a raffica.

Modalità Transitorie e Scansioni

Spesso, quando si tenta di simulare un carico ad alta potenza su un regolatore, non vogliamo solo osservare singoli eventi transitori. I regolatori in un sistema commerciale possono dover sostenere multipli eventi transitori, alcuni dei quali possono sorgere casualmente. Il sistema quindi deve essere in grado di compensare sia grandi eventi singoli, sia eventi casuali ripetuti, a volte variando in ritardo e magnitudine.

Ad esempio, le carichi elettronici della serie Rigol DL3000 consentono flussi continui di impulsi e la rampa attraverso una lista di possibili valori di test. Questo alternarsi consente la simulazione di cambiamenti periodici o casuali nel carico e avvicina i test a ciò che ci si potrebbe aspettare in un sistema reale.

Configurazione della modalità transitoria in un carico DC. (Immagine dalla configurazione Rigol DL3000)

Il carico Rigol mostrato sopra, così come altri carichi, può anche sovrapporre un'onda di squillo sui passaggi di carico. Questo sarebbe necessario per testare la risposta del loop di controllo in un regolatore di potenza o VRM.

Quello che non vi dice è la risposta del circuito del regolatore e del PDN della vostra scheda circuitale ai cambiamenti nel carico. Per questo, avreste bisogno di una scheda di test con accesso alle sonde e una sonda specializzata che possa gestire la consegna di energia su bande molto ampie. Questa misurazione del dominio temporale molto più specializzata coinvolge più strumenti ed è qualcosa che riserverò per un futuro articolo.

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