NumériqueOscilloscopeMesure deAlimentations à découpage
Les alimentations sont disponibles dans une grande variété de types et de tailles, depuis les alimentations de type analogique traditionnelles jusqu'aux alimentations à découpage très efficaces. Ils sont tous confrontés à des environnements opérationnels complexes et dynamiques. Les charges et les exigences des équipements peuvent changer radicalement en un instant. Même les alimentations à découpage « quotidiennes » doivent être capables de résister à des pics instantanés bien supérieurs à leur niveau de fonctionnement moyen. Les ingénieurs qui conçoivent des alimentations ou des systèmes quiutiliser des alimentationsIl faut comprendre comment l'alimentation se comportera dans des conditions statiques ainsi que dans les pires conditions.
Dans le passé, caractériser le comportement d'une alimentation impliquait de mesurer les courants et les tensions de repos avec un appareil numérique.multimètreet effectuer des calculs minutieux avec une calculatrice ou un PC. Aujourd'hui, la plupart des ingénieurs se tournent vers les oscilloscopes comme plate-forme de mesure de puissance préférée. Les oscilloscopes modernes peuvent être équipés d'un logiciel intégré de mesure et d'analyse de puissance, simplifiant ainsi la configuration et facilitant les mesures dynamiques. Les utilisateurs peuvent personnaliser les paramètres clés, automatiser les calculs et voir les résultats en quelques secondes, et pas seulement les données brutes.
Problèmes de conception de l'alimentation électrique et leurs besoins de mesure
Idéalement, chaque alimentation devrait fonctionner comme le modèle mathématique pour lequel elle a été conçue. Mais dans le monde réel,Composantssont défectueux, les charges changent, les alimentations électriques peuvent être déformées et les changements environnementaux peuvent altérer les performances. En outre, l'évolution des exigences en matière de performances et de coûts compliquent la conception de l'alimentation électrique. Considérez ces problèmes :
Combien de watts l’alimentation peut-elle supporter au-delà de sa puissance nominale ? Combien de temps cela dure-t-il? Quelle quantité de chaleur l’alimentation émet-elle ? Que se passe-t-il en cas de surchauffe ? Quel débit d’air de refroidissement faut-il ? Que se passe-t-il lorsque le courant de charge augmente considérablement ? L'unité peut-elle maintenir sa tension de sortie nominale ? Comment l'alimentation fera-t-elle face à un court-circuit complet à la sortie ? Que se passe-t-il lorsque la tension d'entrée de l'alimentation change ?
Les concepteurs doivent développer des alimentations électriques qui occupent moins de place, réduisent la chaleur, réduisent les coûts de fabrication et répondent aux normes EMI/EMC plus strictes. Seul un système de mesure rigoureux permettra aux ingénieurs d’atteindre ces objectifs.
Oscilloscopes et mesure de puissance
Pour ceux qui sont habitués aux mesures à large bande passante avec des oscilloscopes, les mesures d'alimentation peuvent être simples en raison de leur fréquence relativement basse. En réalité, les mesures de puissance présentent de nombreux défis auxquels les concepteurs de circuits à grande vitesse n’ont jamais à faire face.
La tension aux bornes du dispositif de commutation peut être élevée et "flottante", c'est-à-dire nonfondé. La largeur d'impulsion, la période, la fréquence et le rapport cyclique du signal peuvent varier. Les formes d'onde doivent être capturées et analysées pour détecter les anomalies. Il s’agit d’une exigence exigeante pour les oscilloscopes. Sondes multiples : des sondes asymétriques, des sondes différentielles et des sondes de courant sont également requises.L'instrumentdoit disposer d'une grande mémoire pour pouvoir enregistrer les résultats d'acquisitions longues et à basse fréquence. Et il peut être nécessaire de capturer différents signaux avec des amplitudes très variables en une seule acquisition.
Principes fondamentaux de l'alimentation à découpage
L'architecture d'alimentation CC dominante dans la plupart des systèmes modernes est l'alimentation à découpage (alimentation à découpage), bien connue pour sa capacité à gérer efficacement des charges variables. Le chemin du signal d'énergie électrique d'une alimentation à découpage typique comprend des dispositifs passifs, des dispositifs actifs et des composants magnétiques. Les alimentations à découpage utilisent le moins de composants avec perte possible (par exemple,résistanceset transistors linéaires) et utilisent principalement (idéalement) des composants sans perte : transistors de commutation,condensateurs, et des composants magnétiques.
L'équipement d'alimentation à découpage comporte également une section de commande, qui comprend des composants tels qu'un régulateur de modulation de largeur d'impulsion, un régulateur de modulation de fréquence d'impulsion et une boucle de rétroaction1. La section de contrôle peut avoir sa propre alimentation. FIGUE. 1 est un schéma simplifié d'une alimentation à découpage montrant la section de conversion d'énergie électrique, qui comprend des composants actifs et passifs ainsi que des composants magnétiques.
La technologie d'alimentation à découpage utilise des dispositifs de commutation de puissance à semi-conducteurs tels que des transistors à effet de champ à oxyde métallique (MOSFET) avec des transistors bipolaires à grille isolée (IGBT). Ces appareils ont des temps de commutation courts et peuvent résister à des pointes de tension instables. Tout aussi important, ils consomment très peu d’énergie, qu’ils soient allumés ou éteints, ce qui se traduit par un rendement élevé et une faible génération de chaleur. Les appareils de commutation déterminent en grande partie les performances globales d'une alimentation à découpage. Les principales mesures des appareils de commutation comprennent : les pertes de commutation, la perte de puissance moyenne,sûrzone d'exploitation et autres.
