Wykorzystanie pełnego potencjału obciążenia elektronicznego DC

Jednym z ważnych testów używanych do kwalifikowania systemów zasilania jest test obciążeniowy, podczas którego moc dostarczana jest do obciążenia testowego, a system jest monitorowany. Można użyć czegoś tak prostego jak duży rezystor mocy, ale wyższe obciążenia wymagają precyzyjnego sprzętu testowego do oceny. Standardowym urządzeniem, którego używamy w elektronice, jest elektroniczne obciążenie DC, które jest w zasadzie programowalnym obciążeniem do testowania dostawy mocy DC z obwodu.

Obciążenie DC może być bardzo proste, zużywając tylko moc DC na podstawie ustawień obciążenia. Niektóre obciążenia DC mają bardziej zaawansowane funkcje lub są programowalne do symulowania przejściowych stanów, rampowania mocy lub pulsacyjnej dostawy mocy. Jeśli musisz przetestować system zasilania do użytku komercyjnego, powinieneś skorzystać z pewnych funkcji na twoim elektronicznym obciążeniu DC. Oto jak działają te jednostki i jakie testy możesz przeprowadzić.

Funkcje w elektronicznym obciążeniu DC

Wszystkie obciążenia DC zawierają zestaw funkcji, które pozwalają na eksperymentowanie z różnymi typami regulatorów mocy. Te funkcje obejmują:

• Sterowanie stałym napięciem
• Sterowanie stałym prądem
• Sterowanie stałą mocą
• Sterowanie stałą rezystancją

Każdy z tych czterech trybów pracy jest używany do testowania różnych metod regulacji w systemach zasilania. Na podstawie danych dostarczonych w tych różnych trybach regulacji, instrument elektronicznego obciążenia DC może być użyty do bezpośredniego pomiaru efektywności konwersji mocy. Te systemy zapewniają również sposób na testowanie innych aspektów systemu, takich jak zachowanie termiczne i badanie źródeł EMI przy wysokiej mocy.

BK Precision 8550 elektroniczne obciążenie DC

Metoda testowania obciążenia DC

Pierwszym aspektem uzyskania dokładnych danych dotyczących wydajności systemu zasilania jest wybór odpowiedniej metody testowania obciążenia. Cztery wspomniane wyżej tryby obciążenia DC są używane dla różnych typów regulatorów mocy; są one podsumowane poniżej.

Wszystkie te tryby zakładają, że obciążenie jest podłączone do zasilania DC. Obciążenie może być zmieniane między wartościami DC, a przyrząd będzie rejestrował zmiany, o ile tempo zmian jest wystarczająco wolne.

Regulatory mocy przeznaczone do dostarczania dużej mocy to regulatory przełączające, które używają sprzężenia zwrotnego do regulacji do określonego napięcia wyjściowego. Przy obciążeniu elektronicznym DC, pętla sterowania na DC może być również badana, lub można wstrzyknąć szum i użyć go do badania zdolności regulacji obwodu. Jednakże, rzeczywiste systemy cyfrowe nie działają na DC, działają na AC. Obciążenia elektroniczne DC przeznaczone do testowania tych obwodów regulatorów lub VRM-ów potrzebują dodatkowej funkcji, która umożliwia tego rodzaju testowanie.

Odpowiedź przejściowa

Niektóre obciążenia DC będą miały funkcję przejściową lub funkcję skokową, która pozwala na pomiar odpowiedzi AC regulatora DC. Zasadniczo funkcja przejściowa włącza dostawę mocy do wewnętrznego obwodu obciążenia w bardzo krótkim czasie narastania, imitując funkcję skokową na wejściu. Obwód regulatora mocy bardzo szybko przechodzi z niskiej dostawy mocy do wysokiej dostawy mocy, a obwód regulatora i pętla sprzężenia zwrotnego muszą kompensować ten skokowy wzrost mocy wyjściowej. Rezultat tej odpowiedzi podczas testu obciążenia może być mierzony, zazwyczaj w połączeniu z innym przyrządem (oscyloskopem).

Co można dowiedzieć się z pomiaru przejściowego z obciążeniem DC? Istnieje kilka ważnych rzeczy, które można zbadać:

• EMI w trybie burst podczas kroku obciążenia
• Prąd rozruchowy na wejściu obwodu regulatora
• Spadek napięcia wyjściowego na zasilaczu nadrzędnym
• Prowadzenie regulatora do niestabilności lub utrzymującej się oscylacji
• Czas potrzebny do osiągnięcia pełnej mocy wyjściowej po kroku obciążenia

Wszystkie powyższe wymagają oscyloskopu lub analizatora widma w przypadku impulsowego EMI.

Tryby Przejściowe i Zmiatające

Często, próbując symulować obciążenie o wysokiej mocy na regulatorze, nie chcemy patrzeć tylko na pojedyncze zdarzenia przejściowe. Regulatory w systemie komercyjnym mogą potrzebować wytrzymać wiele zdarzeń przejściowych, z których niektóre mogą pojawiać się losowo. System musi być wtedy zdolny do kompensowania dużych pojedynczych zdarzeń, jak i powtarzających się losowych zdarzeń, czasami różniących się opóźnieniem i wielkością.

Na przykład, seria elektronicznych obciążeń Rigol DL3000 pozwala na ciągłe strumienie impulsów i przesuwanie przez listę możliwych wartości testowych. To przełączanie pozwala na symulację okresowych lub losowych zmian w obciążeniu i przybliża testowanie do tego, czego można oczekiwać w rzeczywistym systemie.

Konfiguracja trybu przejściowego w obciążeniu stałoprądowym. (Zdjęcie z konfiguracji Rigol DL3000)

Obciążenie Rigol pokazane powyżej, jak i inne obciążenia, mogą nawet nakładać falę dzwonienia na kroki obciążenia. Byłoby to potrzebne do testowania odpowiedzi pętli regulacji w regulatorze mocy lub VRM.

To, czego nie mówi, to odpowiedź obwodu regulatora i PDN twojej płytki drukowanej na zmiany w obciążeniu. W tym celu potrzebna byłaby płyta testowa z dostępem do sondy i specjalistyczna sonda, która może obsługiwać dostawę energii przez bardzo szerokie pasma. To znacznie bardziej specjalistyczne pomiar w dziedzinie czasu obejmuje wiele instrumentów i jest czymś, co zostawię na przyszły artykuł.

Bez względu na to, czy potrzebujesz zbudować niezawodną elektronikę mocy czy zaawansowane systemy cyfrowe, użyj kompletnego zestawu funkcji projektowania PCB i światowej klasy narzędzi CAD w Altium Designer®. Aby wdrożyć współpracę w dzisiejszym środowisku interdyscyplinarnym, innowacyjne firmy korzystają z platformy Altium 365™, aby łatwo udostępniać dane projektowe i wprowadzać projekty do produkcji.

Dotknęliśmy tylko powierzchni tego, co jest możliwe z Altium Designer na Altium 365. Zacznij swoją darmową próbę Altium Designer + Altium 365 już dziś.