כיצד לבדוק לוח אספקת חשמל

כדי לאמת את פונקציונליות המוצר ופרמטרי התכנון, מעגל אספקת חשמל דורש שיטות בדיקה מתוחכמות וציוד בדיקה אלקטרוני. יש צורך לאסוף ידע טוב יותר אודות דרישות הבדיקה של SMPS בכדי למלא את תקני המוצר. במאמר זה נלמד כיצד לבדוק מעגל SMPS ולדבר על כמה מהבדיקות הבסיסיות ביותר עבור SMPS ועל נורמות הבטיחות שיש לעקוב אחריהם כדי לבדוק מעגל SMPS בקלות וביעילות. הבדיקה הבאה נותנת לך מושג לגבי ארכיטקטורות אספקת החשמל הבסיסיות ביותר ותהליך הבדיקה שלהן.

אם אתה מהנדס תכנון SMPS, אתה יכול גם לבדוק את המאמר בנושא טיפים לעיצוב PCB של SMPS וטכניקות הפחתה של SMPS EMI ששניהם דנו קודם.

יסודות בדיקת SMPS - נקודות שיש לזכור

מעגלי ספק כוח במצב מיתוג (SMPS) מחליפים בדרך כלל DC במתח גבוה מאוד עם מחזור חובה מתכוונן אוטומטי, על מנת לווסת את כוח המוצא ביעילות גבוהה. אך פעולה זו מציגה חששות בטיחותיים שעלולים להזיק למכשיר אם לא מטפלים בהם.

התרשים הנ"ל מראה אספקת חשמל המופעלת באמצעות קו המשתמשת בטופולוגיית ה- flyback כדי להמיר DC מתח גבוה ל- DC מתח נמוך. התרשים נעשה כדי להבין את הצד במתח הגבוה ובצד המתח הנמוך בצורה ברורה. בצד המתח הגבוה, יש לנו נתיך כמכשיר הגנה, ואז מתח הרשת מתוקן ומסונן על ידי דיודות המיישר קלט D1, D2, D3, D4, וקבל C2, זה אומר שרמת המתח בין אותם קווים יכולה להגיע ליותר מ- 350 וולט או יותר בנקודת זמן נתונה. מהנדסים וטכנאים צריכים להיות זהירים מאוד בעבודה עם רמות המתח שעלולות להיות קטלניות.

דבר נוסף שיש להיזהר ממנו הוא קבלים המסננים C2, מכיוון שהוא מחזיק את המטען לאורך זמן, גם כאשר אספקת החשמל מנותקת מהחשמל. לפני שנמשיך בבדיקה כלשהי של מעגל ה- SMPS, יש לפרוק את הקבל הזה כראוי.

טרנזיסטור המיתוג T2 הוא הטרנזיסטור העיקרי למיתוג, ו- T1 הוא טרנזיסטור המיתוג העזר. מכיוון שהטרנזיסטור העיקרי למיתוג אחראי על הנעת השנאי הראשי, סביר להניח שהוא יתחמם מאוד, ומכיוון שהוא מגיע עם חבילת TO-220 יש סיכוי שכיור המכה יהיה עליו מתח גבוה. על מפעיל הבדיקה להיות זהיר במיוחד בסעיף זה. אחד הפרמטרים החשובים ביותר שיש לשים לב אליהם הוא קטע השנאי. בתרשים זה מצוין כ- T1, השנאי T1 בשילוב עם מצמד האופטי OK1 מספק בידוד מהצד הראשי. במצב בדיקה שבו החלק המשני מחובר לקרקע אדמה והקטע הראשוני צף. המצב של חיבור מכשיר בדיקה בחלק העיקרי יגרום לקצר חשמלי לקרקע, מה שעלול לגרום נזק לצמיתות למכשיר הבדיקה. מלבד זאת, ממיר flyback טיפוסי זקוק לעומס מינימלי כדי לעבוד כראוי אחרת לא ניתן לווסת את מתח המוצא כראוי.

בדיקות אספקת חשמל

ספקי כוח משמשים במגוון מוצרים. כתוצאה מכך, ביצועי הבדיקה צריכים להיות שונים בהתאם ליישום. לדוגמא, הגדרת הבדיקה במעבדת תכנון נעשית בכדי לאמת פרמטרי תכנון. בדיקות אלה דורשות ציוד בדיקה בעל ביצועים גבוהים עם סביבת בקרה מתאימה. לעומת זאת, בדיקות ספקי כוח בסביבות ייצור מתמקדות בעיקר בתפקוד כולל בהתבסס על המפרט שנקבע בשלב התכנון של המוצר.

טען זמן התאוששות חולף:

אספקת החשמל במתח קבוע כוללת לולאת משוב מובנית העוקבת ברצף ומייצבת את מתח המוצא על ידי שינוי מחזור החובה בהתאם. אם העיכוב בין מעגל המשוב לבקרה מתקרב לערך קריטי בהצלבת האחדות שלו, ספק הכוח לא יציב ומתחיל להתנדנד. עיכוב זמן זה נמדד כהפרש זוויתי, והוא מוגדר כמידת העברת הפאזה. באספקת חשמל טיפוסית, ערך זה הוא 180 מעלות של מעבר פאזה בין הקלט והפלט.

מבחן ויסות עומס:

ויסות עומס הוא פרמטר סטטי בו אנו בודקים את מגבלת הפלט של ספק הכוח לשינוי פתאומי בזרם העומס. באספקת מתח קבועה פרמטר הבדיקה הוא הזרם הקבוע. בעוד שהוא נמצא באספקת חשמל קבועה זהו המתח הקבוע. על ידי בדיקת פרמטרים אלה, אנו יכולים לקבוע את יכולתו של ספק הכוח לעמוד בשינויים המהירים בעומס.

מבחן הגבלה נוכחי:

באספקת חשמל מוגבלת זרם טיפוסית, הבדיקה מתבצעת כדי לבחון את יכולות הגבלת הזרם של ספק כוח קבוע. ניתן לתקן את מגבלת הזרם בפועל או להיות משתנה בהתאם לסוג הדרישה לאספקת החשמל.

מבחן אדווה ורעש:

ספק כוח באיכות טובה בדרך כלל או ספקי כוח איכותיים רבים בכיתה אודיו נבדקים כדי למדוד את אדוות הפלט והרעש שלהם. השם הנפוץ ביותר של בדיקה זו מכונה PARD (סטייה תקופתית ואקראית). במבחן זה אנו מודדים את הסטייה התקופתית והאקראית של מתח המוצא על רוחב פס מוגבל יחד עם פרמטרים אחרים כמו מתח כניסה, זרם כניסה, תדר מיתוג וזרם עומס ללא הרף. במונחים פשוטים יותר, אנו יכולים לומר בעזרת תהליך זה, אנו מודדים את הרעש וה אדווה המוצמדים של AC תחתונה לאחר שלב תיקון והסינון של הפלט.

מבחן יעילות:

היעילות של אספקת חשמל היא פשוט היחס בין כוח הפלט הכולל שלה מחולק כוח הקלט הכולל שלה. הספק המוצא הוא DC כאשר כוח הכניסה הוא AC, לכן עלינו להשיג ערך RMS אמיתי של הספק הקלט כדי להשיג זאת. ניתן להשתמש במד וואט באיכות טובה עם יכולות RMS אמיתיות, על ידי ביצוע בדיקה זו, הבוחן יכול להבין את פרמטרי התכנון הכוללים של ספק כוח אם היעילות הנמדדת חסרה מקום לטופולוגיה שנבחרה, ואז זה אינדיקציה ברורה של גרוע ספק כוח מעוצב או חלקים פגומים.

מבחן עיכוב בהפעלה:

עיכוב ההפעלה של ספק כוח הוא מדידת הזמן שנדרש כדי לקבל את תפוקת ספק הכוח יציבה. עבור ספק כוח מיתוג, הפעם הוא קריטי מאוד עבור הרצף הנכון של מתח המוצא. פרמטר זה ממלא תפקיד חשוב גם בכל הנוגע להפעלת ציוד וחיישנים אלקטרוניים רגישים. אם לא מטפלים כראוי בפרמטר זה, הוא מוביל להיווצרות קוצים העלולים להרוס את טרנזיסטורי המיתוג או אפילו את עומס היציאה המחובר. ניתן לפתור בעיה זו בקלות על ידי הוספת מעגל "התחלה רכה" להגבלת הזרם ההתחלתי לטרנזיסטור המיתוג.

כיבוי מתח יתר:

ספק כוח טוב בדרך כלל נועד לכיבוי אם מתח המוצא של ספק הכוח חורג מרמת סף מסוימת, אם לא, זה עלול להזיק למכשיר העומס עליו.

התקנת בדיקות SMPS אופיינית

עם כל הפרמטרים הנדרשים מנוקים, נוכל סוף סוף לעבור לבדיקת מעגל ה- SMPS, על ספסל בדיקות SMPS טוב צריך להיות ציוד בדיקה ובטיחות נפוץ שניתן למזער את חששות הבטיחות.

שנאי הבידוד:

שנאי הבידוד נמצא שם לבידוד חשמלי של החלק העיקרי במעגל SMPS. כאשר אנו מבודדים, אנו יכולים לחבר ישירות כל חללית קרקע, תוך שלילת צד המתח הגבוה של ספק הכוח. זה מבטל את האפשרות לקצר חשמלי ישירות לקרקע.

השנאי האוטומטי:

באמצעות השנאי האוטומטי ניתן להגביר את מתח הכניסה של מעגל SMPS באיטיות, פעולה זו תוך כדי ניטור הזרם יכולה למנוע כשל קטסטרופלי. במצב אחר, ניתן להשתמש בו כדי לדמות מצבים של מתח נמוך ומתח גבוה, וכך אנו יכולים לדמות מצבים שבהם מתח הקו משתנה בפתאומיות, זה יעזור לנו להבין את התנהגות ה- SMPS באותם תנאים. באופן כללי, ניתן לבדוק ספק כוח מדורג אוניברסלי שבין 85 וולט ל -240 וולט בעזרת שנאי אוטומטי, נוכל לבדוק את מאפיין הפלט של מעגל SMPS בקלות רבה.

נורת הסדרה:

נורה בסדרה היא נוהג טוב בכל מה שקשור לבדיקת מעגל SMPS, כשל מסוים של רכיב יכול להוביל לפיצוץ MOSFETs. אם אתה חושב על MOSFET מתפוצץ, אתה קורא נכון! MOSFET מתפוצץ בספקי זרם גבוהים. לכן, נורת ליבון בסדרה יכולה למנוע מ- MOSFET להתפוצץ.

העומס האלקטרוני:

כדי לבדוק את הביצועים של כל מעגל SMPS, יש צורך בעומס, בעוד שנגד בעל הספק גבוה כלשהו הוא בהחלט הדרך הקלה לבדוק יכולת עומס מסוימת. אך כמעט בלתי אפשרי לבדוק את קטע מסנן הפלט ללא עומס משתנה, ולכן עומס אלקטרוני הופך להיות הכרחי מכיוון שנוכל למדוד בקלות רעשי פלט בתנאי עומס שונים על ידי שינוי העומס באופן לינארי.

אתה יכול גם לבנות עומס אלקטרוני מתכוונן משלך באמצעות Arduino אשר יכול לשמש לבדיקת SMPS בהספק נמוך. בעזרת עומס אלקטרוני אנו יכולים למדוד בקלות את ביצועי מסנן הפלט, וזה הכרחי מכיוון שמסנן פלט שתוכנן בצורה גרועה, במצב עומס מסוים, יכול להתאים הרמוני ורעש ביציאה, וזה רע מאוד לרגישים. מכשירי חשמל.

בדיקת ה- SMPS עם בדיקת הפרש מתח גבוהה

מדידת מתח אמנם יכולה להיעשות בקלות בעזרת שנאי בידוד אך דרך טובה יותר היא להשתמש בחולש דיפרנציאלי למדידות מתח גבוה. לגששים דיפרנציאליים שני כניסות ומודדים את ההבדל במתח בין הכניסות. היא עושה זאת על ידי הפחתת המתח בכניסה אחת מהשנייה ללא כל התערבות ממסילות קרקע.

סוגים אלה של בדיקות הם בעלי יחס דחיית Common Mode גבוה (CMRR) המשפר את הטווח הדינמי של החללית. במעגל SMPS כללי, הצד העיקרי עובר עם מתח מיתוג גבוה מאוד של 340 וולט וזמן מעבר מהיר יחסית. מה שבמקרה מייצר רעש, במצבים אלה אם ננסה למדוד את אות הקלט בשער ה- MOSFET, נעביר רעש גבוה ולא אות החלפת קלט. ניתן לבטל בעיה זו בקלות באמצעות בדיקת דיפרנציאל במתח גבוה עם CMRR גבוה הדוחה את האותות המפריעים.

סיכום

תכנון ובדיקת ספק כוח לא מפותח יכול להוות חשש לבטיחות. עם זאת, כפי שמוצג במאמר פרקטיקה נפוצה וציוד בדיקה בהחלט יכולים להפחית את הסיכון מאוד.

מקווה שנהנית מהמאמר ולמדת משהו שימושי. אם יש לך שאלות, אתה יכול להשאיר אותן בסעיף ההערות למטה או להשתמש בפורומים שלנו כדי לפרסם שאלות טכניות אחרות.