Како тестирати смпс плочу за напајање

Да би се верификовале функционалности производа и параметри дизајна, круг напајања захтева софистициране методе испитивања и електронску опрему за испитивање. Потребно је прикупити боље знање о захтевима СМПС испитивања како би се испунили стандарди производа. У овом чланку научићемо како да тестирамо СМПС коло и разговараћемо о неким најосновнијим тестовима за СМПС и безбедносним нормама које треба поштовати да бисмо лако и ефикасно тестирали СМПС коло. Следећи преглед даје вам идеју о најосновнијим архитектурама напајања и њиховом процесу испитивања.

Ако сте СМПС инжењер дизајна, можете погледати и чланак о СМПС савети за дизајн ПЦБ-а и СМПС ЕМИ техникама смањења, о којима смо раније разговарали.

Основе СМПС тестирања - Тачке које треба запамтити

Преклопни кругови напајања (СМПС) обично пребацују истосмјерно високи напон са аутоматски подесивим радним циклусом, како би се излазна снага регулисала високом ефикасношћу. Али то уводи сигурносне проблеме који могу бити штетни за уређај ако се о њима не брине.

Горња шема приказује линијско напајање које користи повратну топологију за претварање високонапонског једносмерног у нисконапонски једносмерни ток. Шема је направљена да јасно разуме страну високог и ниског напона. На страни високог напона имамо осигурач као заштитни уређај, а затим се мрежни напон исправља и филтрира помоћу улазних исправљачких диода Д1, Д2, Д3, Д4 и кондензатора Ц2, то значи да ниво напона између тих водова може достићи више од 350 В или више у датом тренутку. Инжењери и техничари треба да буду врло опрезни док раде са овим потенцијално смртоносним нивоима напона.

Још једна ствар на коју треба бити врло опрезан је кондензатор филтера Ц2, који задржава наелектрисање дуго времена, чак и када је напајање искључено из мреже. Пре него што наставимо са било којим испитивањем СМПС кола, овај кондензатор треба правилно испразнити.

Склопни транзистор Т2 је главни преклопни транзистор, а Т1 је помоћни преклопни транзистор. Како је главни преклопни транзистор одговоран за погон главног трансформатора, највероватније ће се јако загрејати, а како долази са пакетом ТО-220, постоји шанса да ће погођени судопер имати висок напон на себи. Оператер теста мора бити посебно опрезан у овом одељку. Један од најважнијих параметара који треба узети у обзир је одељак трансформатора. У шеми је означен као Т1, трансформатор Т1 у спрези са оптопарником ОК1 обезбеђује изолацију од примарне стране. У тест ситуацији када је секундарни део повезан са земљом, а примарни део плута. Ситуација повезивања испитног инструмента у примарном одељку довешће до кратког споја на земљу, што може трајно оштетити испитни инструмент. Осим тога, типичном повратном претварачу је потребно минимално оптерећење да би исправно радио, иначе се излазни напон не може правилно регулисати.

Испитивања напајања

Напајања се користе у разним производима. Као резултат, перформансе теста морају бити различите у зависности од примене. На пример, тест подешавање у лабораторији за дизајн врши се ради верификације параметара дизајна. Ова испитивања захтевају испитну опрему високих перформанси са одговарајућим контролним окружењем. Супротно томе, испитивање напајања у производним окружењима првенствено се фокусира на укупну функцију на основу спецификација утврђених током фазе дизајнирања производа.

Учитајте привремено време опоравка:

Стално-напонско напајање има уграђену повратну петљу која континуирано надгледа и стабилизује излазни напон променом радног циклуса у складу с тим. Ако се кашњење између повратне спреге и управљачког круга приближи критичној вредности на његовом укрштању са јединицом појачања, напајање постаје нестабилно и почиње да осцилира. Ово временско кашњење мери се као угаона разлика и дефинише се као степен фазног помака. У типичном напајању, ова вредност је 180 степени фазног помака између улаза и излаза.

Тест регулације оптерећења:

Регулација оптерећења је статички параметар у којем тестирамо ограничење излаза напајања на наглу промену струје оптерећења. У напајању са константним напоном, параметар за испитивање је константна струја. Док је у напајању са константном струјом то константан напон. Испитивањем ових параметара можемо утврдити способност извора напајања да издржи брзе промене у оптерећењу.

Тест ограничења струје:

У типичном ограниченом напајању струјом, тест се изводи ради уочавања ограничавајућих могућности напајања са константним напоном. Стварно ограничење струје може бити фиксно или променљиво у зависности од врсте и захтева напајања.

Тест за таласање и буку:

Типично квалитетан извор напајања или многа висококвалитетна напајања са аудио квалитетом тестирају се како би се измерило њихово мрешкање и шум. Најчешћи назив овог теста познат је као ПАРД (периодично и случајно одступање). У овом тесту меримо периодична и случајна одступања излазног напона у ограниченом опсегу, заједно са осталим параметрима као што су улазни напон, улазна струја, фреквенција пребацивања и струја оптерећења константно. Једноставније речено, можемо рећи да уз помоћ овог процеса меримо доњу наизменичну струју повезаног шума и мрешкања након фазе исправљања и филтрирања на излазу.

Тест ефикасности:

Ефикасност напајање је једноставно однос између своје укупне излазне снаге подељен укупног улазне снаге. Излазна снага је једносмерна, где је улазна снага наизменична, па морамо да добијемо истинску ефективну вредност улазне снаге да бисмо то постигли. Може се користити квалитетан ватметар са истинским ефективним ефективним вредностима. Испитивачем ће овај тест моћи да разуме укупне пројектне параметре напајања ако измерене ефикасности нема простора за одабрану топологију, што је јасан показатељ лошег издато дизајнирано напајање или оштећени делови.

Тест одлагања покретања:

Кашњење покретања напајања је мерење времена потребног за постизање стабилног излаза напајања. За комутационо напајање, ово време је веома важно за правилно секвенцирање излазног напона. Овај параметар такође игра важну улогу када је у питању напајање осетљиве електронске опреме и сензора. Ако се овим параметром не рукује правилно, то доводи до стварања шиљака који могу уништити преклопне транзисторе или чак повезано излазно оптерећење. Овај проблем се лако може решити додавањем кола „меког покретања“ како би се ограничила почетна струја за прекидачки транзистор.

Искључивање пренапона:

Типично добро напајање је дизајнирано да се искључи ако излазни напон напајања прелази одређени праг, ако не, то може бити штетно за уређај под оптерећењем.

Типично подешавање тестирања СМПС

Са разјашњењем свих потребних параметара, коначно можемо да пређемо на тестирање СМПС кола, добра СМПС клупа за тестирање требало би да има опште доступну испитну и сигурносну опрему која минимализује забринутост.

Изолациони трансформатор:

Изолациони трансформатор постоји ради електричне изолације примарног дела СМПС кола. Кад су изоловани, можемо директно да прикачимо било коју сонду за уземљење, негирајући високонапонску страну извора напајања. Ово елиминише могућност кратког споја директно на земљу.

Ауто-трансформатор:

Аутотрансформатор се може користити за полако повећање улазног напона СМПС кола, док то док надгледање струје може спречити катастрофални квар. У другачијој ситуацији може се користити за симулацију нисконапонских и високонапонских ситуација, чинећи тако симулацију ситуација у којима се мрежни напон нагло мења, што ће нам помоћи да разумемо понашање СМПС-а у тим условима. Генерално, универзално номинално напајање у распону од 85В до 240В може се тестирати уз помоћ аутотрансформатора, врло лако можемо тестирати излазне карактеристике СМПС кола.

Сијалица серије:

Серијска сијалица је добра пракса када је у питању испитивање СМПС кола, одређени квар компоненте може довести до експлозије МОСФЕТ-ова. Ако размишљате о експлодирајућем МОСФЕТ-у, добро сте прочитали! МОСФЕТ експлодира у снажним изворима напајања. Дакле, жаруља са жарном нити у низу може спречити експлозију МОСФЕТ-а.

Електронско оптерећење:

Да би се тестирале перформансе било ког СМПС кола, потребно је оптерећење, док је неки отпорник велике снаге сасвим сигурно лак начин за испитивање одређене носивости. Али готово је немогуће тестирати одсек излазног филтера без променљивог оптерећења, зато електронско оптерећење постаје неопходно, јер можемо лако мерити излазну буку у различитим условима оптерећења линеарним варирањем оптерећења.

Такође можете да направите сопствено подесиво електронско оптерећење користећи Ардуино који се може користити за тестирање СМПС мале снаге. Уз помоћ електронског оптерећења можемо лако измерити перформансе излазног филтера, а то је неопходно јер лоше дизајнирани излазни филтер у одређеном стању оптерећења може спојити хармонију и шум на излазу, што је врло лоше за осетљиве електроника.

Испитивање СМПС високонапонском диференцијалном сондом

Иако се мерење напона може лако извршити помоћу изолационог трансформатора, али бољи начин је употреба диференцијалне сонде за високонапонска мерења. Диференцијалне сонде имају два улаза и мере разлику у напону између улаза. То се постиже одузимањем напона на једном улазу од другог, без икаквих интервенција са шина уземљења.

Ове врсте сонди имају висок омјер одбијања заједничког мода (ЦМРР) који побољшава динамички опсег сонде. У генеричком СМПС колу, примарни бочни прекидачи имају врло висок прекидачки напон од 340В и релативно брзо време преласка. Што ће у случају генерисања буке, у овим ситуацијама ако покушамо измјерити улазни сигнал на капији МОСФЕТ-а, прије улазити високи шум него улазни комутацијски сигнал. Овај проблем се лако може елиминисати употребом високонапонске диференцијалне сонде са високим ЦМРР која одбија сметње.

Закључак

Пројектовање и испитивање неразвијеног напајања може представљати сигурносне проблеме. Међутим, као што је приказано у чланку, уобичајена пракса и опрема за испитивање сигурно могу у великој мери да смање ризик.

Надам се да сте уживали у чланку и научили нешто корисно. Ако имате било каквих питања, можете их оставити у одељку за коментаре испод или користити наше форуме да бисте поставили друга техничка питања.