Kaip išbandyti smps maitinimo plokštę

Norint patikrinti gaminio funkcionalumą ir projektinius parametrus, maitinimo grandinei reikalingi sudėtingi bandymų metodai ir elektroninė bandymo įranga. Norint atitikti produkto standartus, būtina surinkti daugiau žinių apie SMPS testavimo reikalavimus. Šiame straipsnyje mes sužinosime, kaip išbandyti SMPS grandinę, ir kalbėsime apie keletą pagrindinių SMPS testų ir saugos normas, kurių reikia laikytis norint lengvai ir efektyviai išbandyti SMPS grandinę. Šis tyrimas suteikia jums idėją apie pagrindines maitinimo šaltinių architektūras ir jų bandymo procesą.

Jei esate SMPS dizaino inžinierius, taip pat galite perskaityti straipsnį apie SMPS PCB projektavimo patarimus ir SMPS EMI mažinimo būdus, kuriuos abu aptarėme anksčiau.

SMPS testavimo pagrindai - reikia atsiminti

Perjungto režimo maitinimo šaltinių (SMPS) grandinės paprastai perjungia labai aukštos įtampos nuolatinę srovę su automatiniu reguliuojamu darbo ciklu, kad būtų galima efektyviai reguliuoti išėjimo galią. Tačiau taip elgiantis kyla saugumo problemų, kurios gali būti kenksmingos prietaisui, jei jomis nebus pasirūpinta.

Pirmiau pateiktoje schemoje parodytas linijinis maitinimo šaltinis, kuris naudoja grįžtamojo ryšio topologiją, kad aukštos įtampos nuolatinė srovė būtų paversta žemos įtampos nuolatine įtampa. Schema buvo sukurta siekiant aiškiai suprasti aukštos įtampos ir žemos įtampos puses. Aukštos įtampos pusėje mes turime saugiklį kaip apsaugos įtaisą, tada tinklo įtampa yra ištaisyta ir filtruojama įvesties lygintuvo diodais D1, D2, D3, D4 ir kondensatoriumi C2, tai reiškia, kad įtampos lygis tarp tų linijų gali būti tam tikru momentu pasiekti daugiau nei 350 V ar daugiau. Inžinieriai ir technikai turėtų būti labai atsargūs dirbdami su šiais potencialiai mirtinais įtampos lygiais.

Kitas dalykas, dėl kurio reikia būti labai atsargiems, yra filtro kondensatorius C2, nes jis ilgą laiką palaiko įkrovą, net kai maitinimas yra atjungtas nuo tinklo. Prieš pradedant bet kokį SMPS grandinės bandymą, šį kondensatorių reikia tinkamai iškrauti.

Perjungimo tranzistorius T2 yra pagrindinis perjungimo tranzistorius, o T1 - pagalbinis perjungimo tranzistorius. Kadangi pagrindinis komutacinis tranzistorius yra atsakingas už pagrindinio transformatoriaus varymą, greičiausiai jis labai įkaista, ir kadangi jis yra su TO-220 paketu, yra tikimybė, kad pataikiusiai kriauklei bus aukšta įtampa. Šiame skyriuje bandymo operatorius turi būti ypač atsargus. Vienas iš svarbiausių parametrų, į kurį reikia atkreipti dėmesį, yra transformatoriaus sekcija. Schemoje jis žymimas kaip T1, transformatorius T1 kartu su optronu OK1 izoliuoja nuo pagrindinės pusės. Bandymo situacijoje, kai antrinė dalis yra sujungta su žemės žeme, o pagrindinė dalis yra plaukiojanti. Susiejus bandomąjį prietaisą pirminėje dalyje, atsiras trumpasis jungimas į žemę, kuris gali visam laikui sugadinti bandymo prietaisą. Išskyrus tai, tipiškam „flyback“ keitikliui reikia minimalios apkrovos, kad tinkamai veiktų, kitaip išėjimo įtampa negali būti tinkamai reguliuojama.

Maitinimo šaltinių bandymai

Maitinimo šaltiniai naudojami įvairiuose produktuose. Todėl bandymo atlikimas turi būti skirtingas, atsižvelgiant į programą. Pavyzdžiui, bandymo sąranka projektavimo laboratorijoje atliekama norint patikrinti projekto parametrus. Šiems bandymams atlikti reikalinga didelio efektyvumo bandymų įranga su tinkama valdymo aplinka. Priešingai, energijos tiekimo bandymai gamybos aplinkoje pirmiausia sutelkti į bendrą funkciją, remiantis specifikacijomis, nustatytomis produkto projektavimo etape.

Įkelti laikiną atkūrimo laiką:

Pastoviosios įtampos maitinimo šaltinyje yra įmontuota grįžtamojo ryšio kilpa, kuri nuolat stebi ir stabilizuoja išėjimo įtampą, atitinkamai pakeisdama darbo ciklą. Jei uždelsimas tarp grįžtamojo ryšio ir valdymo grandinės artėja prie kritinės vertės, kai jis pereina prie vienybės padidėjimo, maitinimo šaltinis tampa nestabilus ir pradeda svyruoti. Šis laiko atidėjimas matuojamas kaip kampinis skirtumas ir jis apibrėžiamas kaip fazės poslinkio laipsnis. Įprastame maitinimo šaltinyje ši vertė yra 180 laipsnių fazės poslinkis tarp įėjimo ir išėjimo.

Apkrovos reguliavimo bandymas:

Apkrovos reguliavimas yra statinis parametras, pagal kurį mes išbandome maitinimo šaltinio išėjimo ribą dėl staigaus apkrovos srovės pokyčio. Pastovios įtampos maitinimo šaltinyje bandymo parametras yra pastovi srovė. Nuolatinės srovės maitinimo šaltinyje tai yra pastovi įtampa. Išbandę šiuos parametrus, galime nustatyti maitinimo šaltinio gebėjimą atlaikyti greitus apkrovos pokyčius.

Dabartinės ribos testas:

Esant tipiškam ribotam srovės šaltiniui, bandymas atliekamas siekiant stebėti pastovios įtampos maitinimo šaltinio srovės ribojimo galimybes. Faktinė srovės riba gali būti nustatyta arba gali būti kintama, atsižvelgiant į maitinimo šaltinio tipą ir poreikį.

Tirpumas ir triukšmas:

Tikrinamas paprastai geros kokybės maitinimo šaltinis arba daugybė garso kokybės aukštos kokybės maitinimo šaltinių, kad būtų galima išmatuoti jų išėjimo bangas ir triukšmą. Dažniausias šio testo pavadinimas yra žinomas kaip PARD (periodinis ir atsitiktinis nukrypimas). Šiame bandyme mes nuolat matuojame periodinį ir atsitiktinį išėjimo įtampos nuokrypį per ribotą pralaidumą kartu su kitais parametrais, tokiais kaip įėjimo įtampa, įėjimo srovė, perjungimo dažnis ir apkrovos srovė. Paprasčiau tariant, galime pasakyti, kad šio proceso pagalba mes matuojame apatinės kintamosios srovės sujungtą triukšmą ir bangą po išėjimo taisymo ir filtravimo etapo.

Efektyvumo testas:

Iš elektros energijos tiekimo efektyvumas yra tiesiog tarp jos bendros išėjimo galia, padalinta jo įėjimo galios santykis. Išėjimo galia yra nuolatinė, kai įėjimo galia yra kintama, todėl tam turime gauti tikrą įvesties galios RMS vertę. Gali būti naudojamas geros kokybės vatmetras su tikromis RMS galimybėmis. Atlikdamas šį testą, testeris gali suprasti bendruosius maitinimo šaltinio projektinius parametrus, jei išmatuotas efektyvumas pasirinktai topologijai yra neužimtas, tada tai aiškiai rodo blogai suprojektuotas maitinimas arba sugedusios dalys.

Paleidimo atidėjimo testas:

Maitinimo šaltinio paleidimo vėlavimas yra laiko, kurio reikia, kad maitinimo šaltinio išvestis būtų stabili, matavimas. Norint, kad maitinimo šaltinis būtų komutuojamas, šis laikas yra labai svarbus tinkamam išėjimo įtampos sekvenavimui. Šis parametras taip pat vaidina svarbų vaidmenį maitinant jautrią elektroninę įrangą ir jutiklius. Jei šis parametras nėra tinkamai valdomas, susidaro smailės, kurios gali sunaikinti perjungimo tranzistorius ar net prijungtą išėjimo apkrovą. Šią problemą galima lengvai išspręsti pridedant „minkšto paleidimo“ grandinę, kad būtų apribota perjungimo tranzistoriaus pradinė srovė.

Viršįtampio išjungimas:

Paprastai geras maitinimo šaltinis yra skirtas išjungti, jei maitinimo šaltinio išėjimo įtampa viršija tam tikrą ribinį lygį, jei ne, tai gali pakenkti įkrovusiam įrenginiui.

Tipinė SMPS testavimo sąranka

Išvalę visus reikiamus parametrus, mes galime pagaliau pereiti prie SMPS grandinės testavimo, gerame SMPS testavimo stende turėtų būti paprastai prieinama bandymų ir saugos įranga, kuri sumažintų saugos problemas.

Izoliacijos transformatorius:

Izoliacinis transformatorius yra skirtas elektriškai izoliuoti pagrindinę SMPS grandinės sekciją. Kai izoliuotas, mes galime tiesiogiai pritvirtinti bet kurį įžeminimo zondą, paneigdami aukštos įtampos maitinimo šaltinį. Tai pašalina trumpojo jungimo tiesiai į žemę galimybę.

Automatinis transformatorius:

Autotransformatorius gali būti naudojamas lėtai didinant SMPS grandinės įėjimo įtampą, tai darant stebint srovę galima išvengti katastrofiško gedimo. Kitoje situacijoje jis gali būti naudojamas imituoti žemos ir aukštos įtampos situacijas, tokiu būdu mes galime imituoti situacijas, kai linijos įtampa staiga keičiasi, tai padės mums suprasti SMPS elgesį tomis sąlygomis. Apskritai universalų vardinį maitinimo šaltinį nuo 85 V iki 240 V galima išbandyti autotransformatoriaus pagalba, mes galime labai lengvai patikrinti SMPS grandinės išėjimo charakteristikas.

Serijos lemputė:

Serijinė lemputė yra gera praktika bandant SMPS grandinę, dėl tam tikro komponento gedimo gali sprogti MOSFET. Jei galvojate apie sprogusį MOSFET, tai skaitėte teisingai! „MOSFET“ sprogsta esant didelės srovės maitinimo šaltiniams. Taigi serijinė kaitrinė lemputė gali užkirsti kelią MOSFET sprogimui.

Elektroninė apkrova:

Norint patikrinti bet kurios SMPS grandinės veikimą, būtina apkrova, o kai kurie didelės galios rezistoriai tikrai yra paprastas būdas patikrinti tam tikrą apkrovą. Tačiau beveik neįmanoma išbandyti išėjimo filtro sekcijos be skirtingos apkrovos, todėl tampa būtina elektroninė apkrova, nes mes galime lengvai išmatuoti išėjimo triukšmą esant skirtingoms apkrovos sąlygoms, tiesiškai keičiant apkrovą.

Taip pat galite sukurti savo reguliuojamą elektroninę apkrovą naudodami „Arduino“, kuri gali būti naudojama mažos galios SMPS testavimui. Naudodamiesi elektronine apkrova, mes galime lengvai išmatuoti išvesties filtro veikimą, ir tai yra būtina, nes blogai suprojektuotas išvesties filtras, esant tam tikrai apkrovos sąlygai, gali išvesties metu susieti harmoniką ir triukšmą, o tai labai blogai jautriems elektronika.

SMPS testavimas naudojant aukštos įtampos diferencialinį zondą

Nors įtampos matavimą galima lengvai atlikti naudojant izoliacinį transformatorių, tačiau geresnis būdas yra naudoti diferencialinį zondą aukštos įtampos matavimams atlikti. Diferenciniai zondai turi du įėjimus ir matuoja įtampos skirtumą tarp įėjimų. Tai daro atimdama vienos įvesties įtampą iš kitos be jokio įsikišimo iš žemės bėgių.

Šio tipo zondai turi aukštą „ Common Mode Rejection Ratio“ (CMRR), kuris pagerina zondo dinaminį diapazoną. Bendroje SMPS grandinėje pirminiai šoniniai jungikliai yra su labai aukšta 340 V perjungimo įtampa ir gana greitu perėjimo laiku. Kuris tuo atveju generuoja triukšmą, tokiose situacijose, jei bandysime išmatuoti įvesties signalą MOSFET vartuose, mes nukreipsime aukštą triukšmą, o ne įvesties perjungimo signalą. Šią problemą galima lengvai pašalinti naudojant aukštos įtampos diferencialo zondą su dideliu CMRR, kuris atmeta trukdančius signalus.

Išvada

Neišsivysčiusio maitinimo šaltinio projektavimas ir bandymas gali kelti saugos problemų. Tačiau, kaip parodyta straipsnyje, įprasta praktika ir bandymų įranga tikrai gali labai sumažinti riziką.

Tikiuosi, kad jums patiko straipsnis ir sužinojote ką nors naudingo. Jei turite klausimų, galite juos palikti komentarų skiltyje žemiau arba naudoti mūsų forumus kitiems techniniams klausimams skelbti.