Cách đo mức suy hao nguồn điện chuyển mạch bằng máy hiện sóng kỹ thuật số
Với nhu cầu chuyển đổi nguồn điện ngày càng tăng trong nhiều ngành công nghiệp, việc đo lường và phân tích tổn thất điện năng của thế hệ nguồn điện chuyển mạch tiếp theo là rất quan trọng. Trong lĩnh vực ứng dụng này, máy hiện sóng huỳnh quang kỹ thuật số dòng TDS5000 hoặc TDS7000, kết hợp với phần mềm đo công suất TDSPWR2, có thể giúp bạn dễ dàng hoàn thành các nhiệm vụ đo lường và phân tích cần thiết.
Kiến trúc SMPS (Switch Mode PowerSupply) mới yêu cầu dòng điện cao và điện áp thấp cho bộ xử lý có tốc độ dữ liệu cao và mức GHz, điều này tạo thêm áp lực mới vô hình cho các nhà thiết kế thiết bị điện về hiệu suất, mật độ nguồn, độ tin cậy và chi phí. Để xem xét các yêu cầu này trong thiết kế, các nhà thiết kế đã áp dụng các kiến trúc mới như công nghệ chỉnh lưu đồng bộ, hiệu chỉnh bộ lọc công suất hoạt động và tăng tần số chuyển mạch. Những công nghệ này cũng mang lại một số thách thức cao hơn, chẳng hạn như tổn thất điện năng cao, tản nhiệt và EMI/EMC quá mức trên các thiết bị chuyển mạch.
Trong quá trình chuyển từ trạng thái “tắt” (dẫn điện) sang trạng thái “bật” (tắt), bộ cấp nguồn sẽ bị tổn thất điện năng cao. Tổn thất điện năng của các thiết bị chuyển mạch ở trạng thái “bật” hoặc “tắt” tương đối nhỏ vì dòng điện chạy qua thiết bị hoặc điện áp trên thiết bị rất nhỏ. Cuộn cảm và máy biến áp có thể cách ly điện áp đầu ra và làm mịn dòng tải. Cuộn cảm và máy biến áp cũng dễ bị ảnh hưởng bởi tần số chuyển mạch, dẫn đến tiêu hao điện năng và đôi khi gây ra sự cố do bão hòa.
Do công suất tiêu tán bên trong thiết bị cấp nguồn chuyển mạch nên hiệu suất tổng thể của hiệu ứng nhiệt của nguồn điện được xác định. Vì vậy, việc đo tổn thất điện năng của thiết bị chuyển mạch và cuộn cảm/máy biến áp là một công việc đo lường vô cùng quan trọng. Phép đo này có thể đo hiệu suất năng lượng và khả năng tản nhiệt.
Với nhu cầu chuyển đổi nguồn điện ngày càng tăng trong nhiều ngành công nghiệp, việc đo lường và phân tích tổn thất điện năng của thế hệ nguồn điện chuyển mạch tiếp theo là rất quan trọng. Trong lĩnh vực ứng dụng này, máy hiện sóng huỳnh quang kỹ thuật số dòng TDS5000 hoặc TDS7000, kết hợp với phần mềm đo công suất TDSPWR2, có thể giúp bạn dễ dàng hoàn thành các nhiệm vụ đo lường và phân tích cần thiết.
Kiến trúc SMPS (Switch Mode PowerSupply) mới yêu cầu dòng điện cao và điện áp thấp cho bộ xử lý có tốc độ dữ liệu cao và mức GHz, điều này tạo thêm áp lực mới vô hình cho các nhà thiết kế thiết bị điện về hiệu suất, mật độ nguồn, độ tin cậy và chi phí. Để xem xét các yêu cầu này trong thiết kế, các nhà thiết kế đã áp dụng các kiến trúc mới như công nghệ chỉnh lưu đồng bộ, hiệu chỉnh bộ lọc công suất hoạt động và tăng tần số chuyển mạch. Những công nghệ này cũng mang lại một số thách thức cao hơn, chẳng hạn như tổn thất điện năng cao, tản nhiệt và EMI/EMC quá mức trên các thiết bị chuyển mạch.
Trong quá trình chuyển từ trạng thái “tắt” (dẫn điện) sang trạng thái “bật” (tắt), bộ cấp nguồn sẽ bị tổn thất điện năng cao. Tổn thất điện năng của các thiết bị chuyển mạch ở trạng thái “bật” hoặc “tắt” tương đối nhỏ vì dòng điện chạy qua thiết bị hoặc điện áp trên thiết bị rất nhỏ. Cuộn cảm và máy biến áp có thể cách ly điện áp đầu ra và làm mịn dòng tải. Cuộn cảm và máy biến áp cũng dễ bị ảnh hưởng bởi tần số chuyển mạch, dẫn đến tiêu hao điện năng và đôi khi gây ra sự cố do bão hòa.
Do công suất tiêu tán bên trong thiết bị cấp nguồn chuyển mạch nên hiệu suất tổng thể của hiệu ứng nhiệt của nguồn điện được xác định. Vì vậy, việc đo tổn thất điện năng của thiết bị chuyển mạch và cuộn cảm/máy biến áp là một công việc đo lường vô cùng quan trọng. Phép đo này có thể đo hiệu suất năng lượng và khả năng tản nhiệt.
Tính tổn thất điện năng của các linh kiện điện từ
Một phương pháp khác có thể giảm tổn thất điện năng liên quan đến lõi từ. Từ sơ đồ mạch AC/DC và DC/DC điển hình, cuộn cảm và máy biến áp là những thành phần khác có chức năng tiêu hao điện năng, do đó không chỉ ảnh hưởng đến hiệu suất sử dụng điện mà còn gây tản nhiệt.
Việc kiểm tra cuộn cảm thường sử dụng LCR. LCR sử dụng sóng hình sin làm tín hiệu kiểm tra. Trong thiết bị cấp nguồn chuyển mạch, cuộn cảm sẽ được nạp các tín hiệu chuyển mạch điện áp cao và dòng điện cao, nhưng không có tín hiệu nào trong số đó là tín hiệu hình sin. Do đó, các nhà thiết kế thiết bị điện cần giám sát các đặc tính hoạt động của cuộn cảm hoặc máy biến áp trong thiết bị nguồn thực tế. Vì vậy, việc kiểm tra bằng LCR có thể không phản ánh đúng tình hình thực tế.
Phương pháp hiệu quả để quan sát các đặc tính của lõi từ là thông qua đường cong BH, vì đường cong BH có thể nhanh chóng tiết lộ các đặc tính hoạt động của cuộn cảm trong thiết bị cấp nguồn. TDSPWR2 cho phép bạn nhanh chóng thực hiện phân tích BH bằng máy hiện sóng trong phòng thí nghiệm mà không cần các công cụ chuyên dụng đắt tiền.
Trong thời gian bật và ở trạng thái ổn định của thiết bị cấp nguồn, cuộn cảm và máy biến áp có các đặc tính hoạt động khác nhau. Trước đây, để xem và phân tích các tính năng của BH, trước tiên các nhà thiết kế phải thu được tín hiệu rồi tiến hành phân tích sâu hơn trên PC cá nhân. Giờ đây, bạn có thể thực hiện phân tích BH trực tiếp trên máy hiện sóng thông qua TDSPWR2 để quan sát các đặc điểm hoạt động của cuộn cảm trong thời gian thực. Khi tiến hành phân tích chuyên sâu, TDSPWR2 cũng có thể cung cấp các liên kết con trỏ giữa các biểu đồ BH và dữ liệu thu được trên máy hiện sóng.
