Kā pārbaudīt smps barošanas bloku

Lai pārbaudītu produkta funkcionalitāti un konstrukcijas parametrus, barošanas ķēdei ir nepieciešamas sarežģītas testēšanas metodes un elektroniskas testa iekārtas. Lai izpildītu produktu standartus, ir jāapkopo labākas zināšanas par SMPS testēšanas prasībām. Šajā rakstā mēs uzzināsim, kā pārbaudīt SMPS ķēdi, un runāsim par dažiem visvienkāršākajiem SMPS testiem un drošības normām, kas jāievēro, lai viegli un efektīvi pārbaudītu SMPS ķēdi. Šis pārbaudījums sniedz jums priekšstatu par elementārākajām barošanas avotu arhitektūrām un to testēšanas procesu.

Ja esat SMPS dizaina inženieris, varat arī izlasīt rakstu par SMPS PCB dizaina padomiem un SMPS EMI samazināšanas paņēmieniem, kurus abus mēs apspriedām iepriekš.

SMPS testēšanas pamati - jāatceras

Komutētā režīma barošanas avotu (SMPS) ķēdes parasti pārslēdz ļoti augstsprieguma līdzstrāvu ar automātiski regulējamu darba ciklu, lai ar augstu efektivitāti regulētu izejas jaudu. Bet šādi rīkojoties, rodas drošības problēmas, kas, ja par tām nerūpējas, var kaitēt ierīcei.

Iepriekš sniegtā shēma parāda ar līniju darbināmu barošanas avotu, kas izmanto flyback topoloģiju, lai pārveidotu augstsprieguma līdz zemsprieguma līdzstrāvu. Shēma tika izveidota, lai skaidri saprastu augstsprieguma un zemsprieguma pusi. Augstsprieguma pusē mums kā drošinātājs ir drošinātājs, tad tīkla spriegumu izlīdzina un filtrē ievades taisngrieža diodes D1, D2, D3, D4 un kondensators C2, tas nozīmē, ka sprieguma līmenis starp šīm līnijām var būt noteiktā brīdī sasniegt vairāk par 350 V vai vairāk. Inženieriem un tehniķiem jābūt ļoti uzmanīgiem, strādājot ar šiem potenciāli letālajiem sprieguma līmeņiem.

Vēl viena lieta, par kuru vajadzētu būt ļoti piesardzīgai, ir filtra kondensators C2, jo tas ilgu laiku notur lādiņu pat tad, ja strāvas padeve ir atvienota no tīkla. Pirms mēs turpinām pārbaudīt SMPS ķēdi, šis kondensators ir pareizi jāizlādē.

Komutācijas tranzistors T2 ir galvenais komutācijas tranzistors, un T1 ir papildu komutācijas tranzistors. Tā kā galvenais komutācijas tranzistors ir atbildīgs par galvenā transformatora piedziņu, tas, visticamāk, kļūs ļoti karsts, un, tā kā tas nāk ar TO-220 paketi, ir iespēja, ka trāpītajai izlietnei būs augsts spriegums. Šajā sadaļā testa operatoram jābūt īpaši uzmanīgam. Viens no vissvarīgākajiem parametriem, kas jāņem vērā, ir transformatora sadaļa. Shematikā tas tiek apzīmēts kā T1, transformators T1 kopā ar optronu OK1 nodrošina izolāciju no primārās puses. Testa situācijā, kad sekundārā sekcija ir savienota ar zemi un primārā sekcija ir peldoša. Situācija, kas savieno testa instrumentu primārajā sekcijā, izraisīs īssavienojumu ar zemi, kas var neatgriezeniski sabojāt testa instrumentu. Izņemot to, tipiskam lidojuma pārveidotājam ir nepieciešama minimālā slodze, lai tas darbotos pareizi, pretējā gadījumā izejas spriegumu nevar pareizi regulēt.

Barošanas avota testi

Barošanas avoti tiek izmantoti dažādos produktos. Rezultātā testa veiktspējai jābūt atšķirīgai atkarībā no lietojuma. Piemēram, testa iestatīšana projektēšanas laboratorijā tiek veikta, lai pārbaudītu projekta parametrus. Šīm pārbaudēm nepieciešama augstas veiktspējas testa iekārta ar pienācīgu vadības vidi. Turpretī strāvas padeves pārbaude ražošanas vidēs galvenokārt ir vērsta uz vispārējo funkciju, pamatojoties uz specifikācijām, kas noteiktas izstrādājuma projektēšanas posmā.

Ielādēt pārejošu atkopšanas laiku:

Pastāvīgā sprieguma barošanas blokā ir iebūvēta atgriezeniskās saites cilpa, kas nepārtraukti uzrauga un stabilizē izejas spriegumu, attiecīgi mainot darba ciklu. Ja kavēšanās starp atgriezeniskās saites un vadības ķēdi tuvojas kritiskajai vērtībai tās vienības palielināšanas krustojumā, barošanas avots kļūst nestabils un sāk svārstīties. Šo laika aizturi mēra kā leņķa starpību, un to definē kā fāzes nobīdes pakāpi. Tipiskā barošanas avotā šī vērtība ir 180 grādu fāzes nobīde starp ieeju un izeju.

Slodzes regulēšanas tests:

Slodzes regulēšana ir statisks parametrs, kurā mēs pārbaudām barošanas avota izejas robežu pēkšņām slodzes strāvas izmaiņām. Pastāvīga sprieguma strāvas padevē testa parametrs ir nemainīga strāva. Kamēr pastāvīgā strāvas padevē tas ir nemainīgs spriegums. Pārbaudot šos parametrus, mēs varam noteikt barošanas avota spēju izturēt straujas slodzes izmaiņas.

Pašreizējās robežas tests:

Tipiskā strāvas ierobežotā strāvas padevē testu veic, lai ievērotu pastāvīga sprieguma strāvas padeves strāvas ierobežošanas iespējas. Faktisko strāvas ierobežojumu var noteikt vai arī tas var būt mainīgs atkarībā no barošanas veida un prasības.

Ripple un trokšņa tests:

Pārbauda parasti labas kvalitātes barošanas avotu vai daudzus augstas kvalitātes augstas kvalitātes barošanas avotus, lai noteiktu to izejas pulsāciju un troksni. Visizplatītākais šī testa nosaukums ir pazīstams kā PARD (periodiska un nejauša novirze). Šajā testā mēs mēra periodisko un nejaušo izejas sprieguma novirzi ierobežotā joslas platumā kopā ar citiem parametriem, piemēram, ieejas spriegumu, ieejas strāvu, komutācijas frekvenci un slodzes strāvu pastāvīgi. Vienkāršāk sakot, mēs varam teikt, ka ar šī procesa palīdzību mēs izmērām apakšējo maiņstrāvas savienoto troksni un pulsāciju pēc izejas labošanas un filtrēšanas stadijas.

Efektivitātes tests:

Elektroenerģijas piegādes efektivitāte ir vienkārši attiecība starp tās kopējās produkcijas jaudu dala ar tās kopējo ieejas jaudu. Izejas jauda ir līdzstrāva, ja ieejas jauda ir maiņstrāva, tāpēc, lai to panāktu, mums jāiegūst patiesā ievades jaudas RMS vērtība. Var izmantot labas kvalitātes vatmetru ar patiesām RMS iespējām, veicot šo testu, testeris var saprast barošanas avota vispārējos projektēšanas parametrus, ja izmērītā efektivitāte izvēlētajai topoloģijai ir paredzēta, tad tas skaidri norāda uz slikti izstrādāta strāvas padeve vai bojātu detaļu emisija.

Startēšanas aizkavēšanās tests:

Barošanas avota palaišanas aizkave ir laika mērīšana, kas vajadzīgs, lai barošanas avota jauda būtu stabila. Komutācijas barošanas avotam šis laiks ir ļoti būtisks pareizai izejas sprieguma secībai. Šim parametram ir svarīga loma arī jutīgu elektronisko iekārtu un sensoru barošanā. Ja šis parametrs netiek pareizi izmantots, tas var izraisīt tapu veidošanos, kas var iznīcināt komutējošos tranzistorus vai pat pievienoto izejas slodzi. Šo problēmu var viegli atrisināt, pievienojot “soft start” ķēdi, lai ierobežotu komutācijas tranzistora sākotnējo strāvu.

Pārsprieguma izslēgšana:

Parasti labs barošanas avots ir paredzēts izslēgšanai, ja barošanas avota izejas spriegums pārsniedz noteiktu sliekšņa līmeni, ja nē, tas var būt kaitīgs ierīcei, kurai ir slodze.

Tipiska SMPS testēšanas iestatīšana

Kad visi nepieciešamie parametri ir notīrīti, mēs beidzot varam pāriet uz SMPS ķēdes testēšanu, labam SMPS testēšanas stendam vajadzētu būt vispārpieejamai testēšanas un drošības iekārtai, kas samazina drošības problēmas.

Izolācijas transformators:

Izolācijas transformators ir paredzēts, lai elektriski izolētu SMPS ķēdes primāro daļu. Izolēti mēs varam tieši piestiprināt jebkuru zemes zondi, noliedzot barošanas avota augstsprieguma pusi. Tas novērš īssavienojuma iespēju tieši uz zemes.

Automātiskais transformators:

Autotransformatoru var izmantot, lai lēnām palielinātu SMPS ķēdes ieejas spriegumu, to darot, vienlaikus kontrolējot strāvu, var novērst katastrofālu kļūmi. Citā situācijā to var izmantot, lai simulētu zema sprieguma un augstsprieguma situācijas, to darot, mēs varam simulēt situācijas, kad līnijas spriegums pēkšņi mainās, tas mums palīdzēs izprast SMPS uzvedību šajos apstākļos. Kopumā universālo nominālo barošanas avotu diapazonā no 85V līdz 240V var pārbaudīt ar autotransformatora palīdzību, mēs ļoti viegli varam pārbaudīt SMPS ķēdes izejas raksturlielumus.

Sērijas spuldze:

Spuldze sērijveidā ir laba prakse, pārbaudot SMPS ķēdi, zināma komponenta kļūme var izraisīt MOSFET eksplodēšanu. Ja domājat par eksplodējošu MOSFET, jūs to izlasījāt pareizi! MOSFET eksplodē strāvas avotos ar lielu strāvu. Tātad sērijveida kvēlspuldze var novērst MOSFET spridzināšanu.

Elektroniskā slodze:

Lai pārbaudītu jebkuras SMPS shēmas veiktspēju, ir nepieciešama slodze, savukārt daži lieljaudas rezistori noteikti ir vienkāršākais veids, kā pārbaudīt noteiktu kravnesību. Bet gandrīz nav iespējams pārbaudīt izejas filtra sekciju bez mainīgas slodzes, tāpēc kļūst nepieciešama elektroniska slodze, jo mēs varam viegli izmērīt izejas troksni dažādos slodzes apstākļos, lineāri mainot slodzi.

Jūs varat arī izveidot savu regulējamo elektronisko slodzi, izmantojot Arduino, ko var izmantot mazjaudas SMPS testēšanai. Ar elektroniskās slodzes palīdzību mēs varam viegli izmērīt izejas filtra veiktspēju, un tas ir nepieciešams, jo slikti izstrādāts izejas filtrs noteiktā slodzes stāvoklī var savienot izejas harmoniku un troksni, kas ir ļoti slikti jutīgiem elektronika.

SMPS pārbaude ar augstsprieguma diferenciālo zondi

Lai gan sprieguma mērīšanu var viegli veikt ar izolācijas transformatora palīdzību, bet labāks veids ir diferenciālās zondes izmantošana augstsprieguma mērījumiem. Diferenciālām zondēm ir divas ieejas, un tās mēra sprieguma starpību starp ieejām. Tas tiek darīts, atņemot vienas ieejas spriegumu no otras bez jebkādas iejaukšanās no zemes sliedēm.

Šāda veida zondēm ir augsts kopējā režīma atgrūšanas koeficients (CMRR), kas uzlabo zondes dinamisko diapazonu. Vispārējā SMPS ķēdē primārie sānu slēdži ar ļoti augstu komutācijas spriegumu 340V un salīdzinoši ātru pārejas laiku. Kas gadījumā rada troksni, šajās situācijās, ja mēs mēģinām izmērīt ieejas signālu MOSFET vārtos, mēs pievērsīsim lielu troksni, nevis ieejas komutācijas signālu. Šo problēmu var viegli novērst, izmantojot augstsprieguma diferenciālo zondi ar augstu CMRR, kas noraida traucējošos signālus.

Secinājums

Nepietiekami attīstītas barošanas avota projektēšana un testēšana var radīt bažas par drošību. Tomēr, kā parādīts rakstā, parastā prakse un testēšanas aprīkojums noteikti var ievērojami samazināt risku.

Ceru, ka jums patika raksts un uzzinājāt kaut ko noderīgu. Ja jums ir kādi jautājumi, varat tos atstāt komentāru sadaļā zemāk vai izmantot mūsu forumus citu tehnisku jautājumu izlikšanai.