Tirando o Máximo Proveito da Sua Carga Eletrônica DC

Um dos testes importantes usados para qualificar sistemas de energia é um teste de carga, onde a energia é entregue a uma carga de teste enquanto o sistema é monitorado. É possível usar algo tão simples quanto um grande resistor de potência, mas cargas maiores requerem um equipamento de teste de precisão para avaliação. O equipamento padrão que usamos em eletrônica é uma carga eletrônica DC, que é essencialmente uma carga programável para testar a entrega de energia DC de um circuito.

Uma carga DC pode ser muito simples, consumindo apenas energia DC com base nas configurações de carga. Algumas cargas DC têm recursos mais avançados ou são programáveis para simular transientes, rampas de potência ou entrega de energia pulsada. Se você precisa testar um sistema de energia para uso comercial, então você deve aproveitar certos recursos em sua carga eletrônica DC. Aqui está como essas unidades funcionam e alguns testes que você pode realizar.

Recursos em uma Carga Eletrônica DC

Todas as cargas DC incluem um conjunto de recursos que permitem experimentar com diferentes tipos de reguladores de energia. Esses recursos incluem:

• Controle de tensão constante
• Controle de corrente constante
• Controle de potência constante
• Controle de resistência constante

Cada um desses quatro modos de operação é usado para testar diferentes tipos de métodos de regulação em sistemas de energia. Com base nos dados fornecidos nesses diferentes modos de regulação, um instrumento de carga eletrônica DC pode ser usado para medir eficiência de conversão de energia diretamente. Esses sistemas também fornecem uma maneira de testar outros aspectos do sistema, como comportamento térmico e investigar fontes de EMI em alta potência.

BK Precision 8550 Carga eletrônica DC

Método de Teste de Carga DC

O primeiro aspecto para obter dados precisos sobre o desempenho do seu sistema de energia é escolher o método de teste de carga correto. Os quatro modos de carga DC mencionados acima são usados para diferentes tipos de reguladores de energia; estes são resumidos abaixo.

Todos esses modos pressupõem que a carga está conectada a uma energia DC. A carga pode ser alterada entre valores DC, e o instrumento registrará mudanças desde que a taxa de mudança seja lenta o suficiente.

Reguladores de potência destinados a fornecer alta potência são reguladores chaveados que usam feedback para regular para uma tensão de saída específica. Com uma carga eletrônica DC, o loop de controle em DC também pode ser examinado, ou ruído pode ser injetado e usado para examinar a capacidade de regulação do circuito. No entanto, sistemas digitais reais não operam em DC, eles operam em AC. Cargas eletrônicas DC destinadas a testar esses circuitos reguladores ou VRMs precisam de outra característica que habilite esse tipo de teste.

Resposta Transitória

Algumas cargas DC terão um recurso transitório ou uma função de passo que permite medir a resposta AC de um regulador DC. Essencialmente, a função transitória ligará a entrega de energia ao circuito de carga interno em um tempo de subida muito curto, imitando uma função de passo na entrada. O circuito do regulador de potência passa muito rapidamente de uma entrega de baixa potência para uma entrega de alta potência, e o circuito regulador e o loop de feedback precisam compensar essa mudança abrupta na saída de potência. A resposta resultante durante este teste de carga pode ser medida, normalmente em conjunto com outro instrumento (um osciloscópio).

O que você pode aprender com uma medição transitória com uma carga DC? Há algumas coisas importantes que podem ser examinadas:

• EMI em rajada durante a etapa de carga
• Inrush no circuito regulador de entrada
• Queda de tensão de saída em uma fonte de alimentação a montante
• Conduzindo um regulador à instabilidade ou oscilação sustentada
• Tempo para aumentar para a saída de potência total após a etapa de carga

Todos os itens acima vão requerer um osciloscópio, ou um analisador de espectro no caso de EMI em rajadas.

Modos Transitórios e Varreduras

Muitas vezes, ao tentar simular uma carga de alta potência em um regulador, não queremos apenas observar eventos transitórios únicos. Reguladores em um sistema comercial podem precisar sustentar múltiplos eventos transitórios, alguns dos quais podem surgir aleatoriamente. O sistema então precisa ser capaz de compensar grandes eventos únicos, bem como eventos aleatórios repetidos, às vezes variando em atraso e magnitude.

Por exemplo, as cargas eletrônicas da série Rigol DL3000 permitem fluxos contínuos de pulsos e rampas através de uma lista de valores de teste possíveis. Esta alternância permite a simulação de mudanças periódicas ou aleatórias na carga e aproxima o teste do que se poderia esperar em um sistema real.

Configuração do modo transitório em uma carga DC. (Imagem da configuração Rigol DL3000)

A carga da Rigol mostrada acima, assim como outras cargas, pode até superpor uma onda de oscilação nos passos da carga. Isso seria necessário para testar a resposta do loop de controle em um regulador de potência ou VRM.

O que isso não lhe diz é a resposta do circuito do regulador e da rede de distribuição de potência (PDN) da sua placa de circuito às mudanças na carga. Para isso, você precisaria de uma placa de teste com acesso por sonda e uma sonda especializada que possa lidar com a entrega de energia em larguras de banda muito amplas. Esta medição de domínio de tempo muito mais especializada envolve múltiplos instrumentos e é algo que eu guardarei para um futuro artigo.

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