DC 전자 부하에서 최대한의 성능을 얻는 방법

전력 시스템을 검증하는 데 사용되는 중요한 테스트 중 하나는 시스템이 모니터링되는 동안 테스트 부하에 전력을 공급하는 부하 테스트입니다. 간단한 대형 전력 저항기를 사용할 수도 있지만, 더 높은 부하를 요구하는 경우에는 정밀 테스트 장비를 사용하여 평가해야 합니다. 전자 분야에서 우리가 사용하는 표준 장비는 DC 전자 부하로, 회로에서 DC 전력 전달을 테스트하기 위한 프로그래머블 부하입니다.

DC 부하는 매우 간단할 수 있으며, 부하 설정에 따라 DC 전력만을 소비합니다. 일부 DC 부하는 고급 기능을 가지고 있거나, 변동, 전력 램핑 또는 펄스 전력 전달을 시뮬레이션하기 위해 프로그래밍할 수 있습니다. 상업용 전력 시스템을 테스트해야 하는 경우, DC 전자 부하의 특정 기능을 활용해야 합니다. 이러한 장치가 어떻게 작동하는지와 수행할 수 있는 테스트에 대해 알아보겠습니다.

DC 전자 부하의 기능

모든 DC 부하에는 다양한 유형의 전력 조절기를 실험할 수 있는 기능 세트가 포함되어 있습니다. 이러한 기능에는 다음이 포함됩니다:

• 일정 전압 제어
• 일정 전류 제어
• 일정 전력 제어
• 일정 저항 제어

이 네 가지 운영 모드는 전력 시스템에서 다양한 유형의 조절 방법을 테스트하는 데 사용됩니다. 이러한 다양한 조절 모드에서 제공되는 데이터를 기반으로, DC 전자 부하 기기는 전력 변환 효율을 직접 측정하는 데 사용될 수 있습니다. 이 시스템들은 또한 시스템의 열적 거동을 테스트하고 고전력에서 EMI의 원인을 조사하는 방법을 제공합니다.

BK Precision 8550 DC 전자 부하

DC 부하 테스트 방법

전력 시스템 성능에 대한 정확한 데이터를 얻는 첫 번째 측면은 올바른 부하 테스트 방법을 선택하는 것입니다. 위에서 언급한 네 가지 DC 부하 모드는 다양한 유형의 전력 조절기에 사용되며, 이는 아래에 요약되어 있습니다.

이 모든 것은 부하가 DC 전원에 연결되어 있다고 가정합니다. 부하는 DC 값 사이에서 변경될 수 있으며, 변화의 속도가 충분히 느리다면 계측기는 변화를 등록할 것입니다.

고전력을 전달하도록 설계된 전력 레귤레이터는 특정 출력 전압을 조절하기 위해 피드백을 사용하는 스위칭 레귤레이터입니다. DC 전자 부하를 사용하면 DC에서 제어 루프를 검사하거나 노이즈를 주입하여 회로의 조절 능력을 검사할 수 있습니다. 그러나 실제 디지털 시스템은 DC에서 작동하지 않고 AC에서 작동합니다. 이러한 레귤레이터 회로나 VRM을 테스트하기 위해 설계된 DC 전자 부하는 이러한 테스트를 가능하게 하는 또 다른 기능이 필요합니다.

과도 응답

일부 DC 부하는 AC 응답을 측정할 수 있도록 하는 과도 기능 또는 단계 기능을 가질 것입니다. 본질적으로 과도 기능은 매우 짧은 상승 시간 동안 내부 부하 회로에 전력 전달을 켜서 입력에 단계 함수를 모방합니다. 전력 레귤레이터 회로는 매우 빠르게 낮은 전력 전달에서 높은 전력 전달로 전환되며, 이 단계 변화에 대한 출력 전력을 보상하기 위해 레귤레이터 회로 및 피드백 루프가 필요합니다. 이 부하 테스트 중의 결과 응답은 일반적으로 다른 계측기(오실로스코프)와 함께 측정될 수 있습니다.

DC 부하와 함께 과도 측정에서 배울 수 있는 것은 무엇일까요? 검토할 수 있는 몇 가지 중요한 사항이 있습니다:

• 부하 단계 동안의 버스트 EMI
• 레귤레이터 회로 입력에서의 인러시
• 상류 전원 공급 장치에서의 출력 전압 드룹
• 레귤레이터를 불안정하거나 지속적인 진동으로 구동
• 부하 단계 후 전력 출력까지 상승하는 시간

위의 모든 것은 오실로스코프가 필요하거나, 버스트 EMI의 경우 스펙트럼 분석기가 필요합니다.

일시적 모드와 스윕

종종, 레귤레이터에 고전력 부하를 시뮬레이션하려고 할 때, 우리는 단일 일시적 사건만을 보고 싶어하지 않습니다. 상업 시스템의 레귤레이터는 여러 일시적 사건을 견뎌야 할 수도 있는데, 이 중 일부는 무작위로 발생할 수 있습니다. 그러면 시스템은 큰 단일 사건뿐만 아니라 반복되는 무작위 사건에 대해서도 보상할 수 있어야 합니다. 때로는 지연과 크기가 다를 수 있습니다.

예를 들어, Rigol DL3000 시리즈 전자 부하는 연속적인 펄스 스트림과 가능한 테스트 값 목록을 통한 램핑을 허용합니다. 이 토글링은 부하에서 주기적 또는 무작위 변화를 시뮬레이션하고 실제 시스템에서 기대할 수 있는 테스트에 더 가까워지게 합니다.

DC 부하에서의 일시적 모드 구성. (Rigol DL3000 구성에서 가져온 이미지)

위에 표시된 Rigol의 부하뿐만 아니라 다른 부하들도 부하 단계에 링잉 파동을 중첩시킬 수 있습니다. 이것은 전력 레귤레이터나 VRM의 제어 루프 응답을 테스트하는 데 필요할 것입니다.

하지만 이것은 레귤레이터 회로와 회로 기판의 PDN이 부하 변화에 어떻게 반응하는지 알려주지 않습니다. 이를 위해서는 프로브 접근이 가능한 테스트 보드와 매우 넓은 대역폭에서 전력 전달을 처리할 수 있는 전문 프로브가 필요합니다. 이 훨씬 더 전문화된 시간 영역 측정은 여러 기기를 포함하며, 이는 나중에 다룰 주제입니다.

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