SMPS güç kaynağı kartı nasıl test edilir

Ürün işlevlerini ve tasarım parametrelerini doğrulamak için bir güç kaynağı devresi, karmaşık test yöntemleri ve elektronik test ekipmanı gerektirir. Ürün standartlarını yerine getirmek için SMPS test gereksinimleri hakkında daha iyi bilgi toplamak gereklidir. Bu yazıda, SMPS devresini nasıl test edeceğimizi öğrenecek ve SMPS için en temel testlerden bazılarından ve bir SMPS devresini kolay ve verimli bir şekilde test etmek için izlenmesi gereken güvenlik normlarından bahsedeceğiz. Aşağıdaki inceleme size en temel güç kaynağı mimarileri ve bunların test süreci hakkında bir fikir verecektir.

Bir SMPS Tasarım Mühendisiyseniz, daha önce tartıştığımız SMPS PCB Tasarım İpuçları ve SMPS EMI Azaltma Teknikleri hakkındaki makaleye de göz atabilirsiniz.

SMPS Testinin Temelleri - Hatırlanması Gereken Noktalar

Anahtarlamalı güç kaynakları (SMPS) devreleri, çıkış gücünü yüksek verimlilikle düzenlemek için normalde otomatik ayarlanabilir bir görev döngüsü ile çok yüksek voltajlı DC'yi değiştirir. Ancak bunu yapmak, dikkat edilmediği takdirde cihaza zarar verebilecek güvenlik endişelerini beraberinde getirir.

Yukarıdaki şema, yüksek voltajlı DC'yi düşük voltajlı DC'ye dönüştürmek için geri dönüş topolojisini kullanan, hattan güç alan bir güç kaynağını göstermektedir. Şematik, yüksek voltaj tarafını ve düşük voltaj tarafını net bir şekilde anlamak için yapılmıştır. Yüksek gerilim tarafında, koruma cihazı olarak bir sigortamız var, daha sonra şebeke gerilimi D1, D2, D3, D4 giriş doğrultucu diyotları ve C2 kondansatörü tarafından doğrultulur ve filtrelenir, bu, bu hatlar arasındaki gerilim seviyesinin belirli bir noktada 350V veya daha fazlasına ulaşın. Mühendisler ve teknisyenler, bu potansiyel olarak ölümcül voltaj seviyeleri ile çalışırken çok dikkatli olmalıdır.

Dikkat edilmesi gereken bir diğer husus ise, güç kaynağı şebekeden ayrıldığında bile uzun süre şarjı tuttuğu için C2 filtre kondansatörüdür. SMPS devresinin herhangi bir testine geçmeden önce, bu kapasitörün uygun şekilde boşaltılması gerekir.

Anahtarlama transistörü T2 ana anahtarlama transistörüdür ve T1 yardımcı anahtarlama transistörüdür. Gibi ana anahtarlama transistörü ana trafo sürüş sorumludur, çok sıcak almak için en olası olduğunu ve bir TO-220 paketi ile geldiği gibi hit lavabo üzerinde yüksek gerilim sahip olacağı bir şans var. Test operatörü bu bölümde ekstra dikkatli olmalıdır. Dikkat edilmesi gereken en önemli parametrelerden biri trafo bölümüdür.. Şematikte, T1 olarak gösterilir, optocoupler OK1 ile birlikte transformatör T1, birincil taraftan izolasyon sağlar. İkincil bölümün toprağa bağlandığı ve birincil bölümün yüzer olduğu bir test durumunda. Birincil bölümdeki bir test cihazının bağlanması durumu, toprağa kısa devreye neden olur ve bu da test cihazına kalıcı olarak zarar verebilir. Bunun dışında, tipik bir geri dönüş konvertörünün düzgün çalışması için minimum yüke ihtiyacı vardır, aksi takdirde çıkış voltajı düzgün şekilde düzenlenemez.

Güç Kaynağı Testleri

Güç kaynakları çeşitli ürünlerde kullanılmaktadır. Sonuç olarak, uygulamaya bağlı olarak test performansının farklı olması gerekir. Örneğin, bir tasarım laboratuvarındaki test kurulumu, tasarım parametrelerini doğrulamak için yapılır. Bu testler, uygun bir kontrol ortamına sahip yüksek performanslı test ekipmanı gerektirir. Buna karşılık, üretim ortamlarındaki güç kaynağı testi, öncelikle ürün tasarım aşamasında belirlenen teknik özelliklere dayalı olarak genel işleve odaklanır.

Geçici Kurtarma Süresi Yük:

Sabit voltajlı güç kaynağı, görev döngüsünü buna göre değiştirerek çıkış voltajını sürekli olarak izleyen ve stabilize eden yerleşik bir geri bildirim döngüsüne sahiptir. Geri besleme ve kontrol devresi arasındaki gecikme, birlik-kazanç geçişinde kritik bir değere yaklaşırsa, güç kaynağı kararsız hale gelir ve salınım yapmaya başlar. Bu zaman gecikmesi, açısal bir fark olarak ölçülür ve faz kaymasının derecesi olarak tanımlanır. Tipik bir güç kaynağında bu değer, giriş ve çıkış arasındaki 180 derecelik faz kaymasıdır.

Yük Düzenleme Testi:

Yük düzenleme, yük akımındaki ani bir değişiklik için güç kaynağının çıkış sınırını test ettiğimiz statik bir parametredir. Sabit voltajlı bir güç kaynağında, test parametresi sabit akımdır. Sabit akım güç kaynağındayken sabit voltajdır. Bu parametreleri test ederek, güç kaynağının yükteki hızlı değişikliklere dayanma yeteneğini belirleyebiliriz.

Akım Sınırı Testi:

Tipik bir akım sınırlı güç kaynağında, test, sabit voltajlı bir güç kaynağının akım sınırlama yeteneklerini gözlemlemek için gerçekleştirilir. Gerçek akım sınırı sabitlenebilir veya güç kaynağının türüne ve gereksinimine bağlı olarak değişken olabilir.

Dalgalanma ve Gürültü Testi:

Tipik olarak iyi kalitede bir güç kaynağı veya birçok ses sınıfı yüksek kaliteli güç kaynağı, çıkış dalgalanmalarını ve gürültülerini ölçmek için test edilir. Bu testin en yaygın adı PARD (Periyodik ve Rastgele Sapma) olarak bilinir. Bu testte, giriş voltajı, giriş akımı, anahtarlama frekansı ve yük akımı gibi diğer parametrelerle birlikte sınırlı bant genişliği üzerindeki çıkış voltajının periyodik ve rastgele sapmasını sürekli olarak ölçüyoruz. Daha basit bir ifadeyle, bu işlemin yardımı ile diyebiliriz ki, çıkış düzeltme ve filtreleme aşamasından sonra alt taraftaki AC bağlı gürültü ve dalgalanmayı ölçüyoruz.

Verimlilik Testi:

Bir güç kaynağının etkinliği sadece kendi toplam giriş gücüne bölünmesiyle toplam çıkış gücü arasındaki orandır. Çıkış gücü, giriş gücünün AC olduğu DC'dir, bu nedenle bunu başarmak için giriş gücünün gerçek bir RMS değerini elde etmemiz gerekir. Gerçek RMS yeteneklerine sahip iyi kalitede bir wattmetre kullanılabilir, bu testi yaparak, test cihazı, ölçülen verimlilik seçilen bir topoloji için alan dışındaysa bir güç kaynağının genel tasarım parametrelerini anlayabilir ve bu durumda, zayıf tasarlanmış güç kaynağı veya arızalı parça sorunu.

Başlatma Gecikme Testi:

Bir güç kaynağının başlatma gecikmesi, güç kaynağının çıkışını kararlı hale getirmek için geçen sürenin ölçüsüdür. Anahtarlamalı bir güç kaynağı için bu süre, çıkış voltajının doğru şekilde sıralanması için çok önemlidir. Bu parametre, hassas elektronik ekipman ve sensörlere güç sağlama söz konusu olduğunda da önemli bir rol oynar. Bu parametre düzgün şekilde kullanılmazsa, anahtarlama transistörlerini ve hatta bağlı çıkış yükünü yok edebilecek sivri uçların oluşmasına yol açar. Bu sorun, anahtarlama transistörü için başlangıç ​​akımını sınırlamak için bir "yumuşak başlangıç" devresi eklenerek kolayca çözülebilir.

Aşırı Gerilim Kapatma:

Tipik olarak iyi bir güç kaynağı, güç kaynağının çıkış voltajı belirli bir eşik seviyesini aşarsa kapatmak için tasarlanmıştır; aksi takdirde, bu yükte cihaz için zararlı olabilir.

Tipik SMPS Test Kurulumu

Gerekli tüm parametreler temizlendikten sonra nihayet SMPS devresini test etmeye geçebiliriz, iyi bir SMPS test tezgahı, güvenlik endişelerini en aza indiren yaygın olarak bulunan test ve güvenlik ekipmanına sahip olmalıdır.

İzolasyon Transformatörü:

İzolasyon transformatörü, SMPS devresinin birincil bölümünü elektriksel olarak izole etmek için bulunur. İzole edildiğinde, güç kaynağının yüksek voltaj tarafını geçersiz kılarak herhangi bir topraklama probunu doğrudan bağlayabiliriz. Bu, doğrudan toprağa kısa devre olasılığını ortadan kaldırır.

Otomatik Transformatör:

Ototransformatör, bir SMPS devresinin giriş voltajını yavaşça artırmak için kullanılabilir; bunu yapmak, akımın izlenmesi feci bir arızayı önleyebilir. Farklı bir durumda, düşük voltaj ve yüksek voltaj durumlarını simüle etmek için kullanılabilir, böylece hat voltajının aniden değiştiği durumları simüle edebiliriz, bu, SMPS'nin bu koşullarda davranışını anlamamıza yardımcı olur. Genel olarak, 85V ile 240V arasında değişen evrensel bir nominal güç kaynağı, bir otomatik dönüştürücü yardımıyla test edilebilir, bir SMPS devresinin çıkış karakteristiğini çok kolay bir şekilde test edebiliriz.

Seri Ampul:

Seri haldeki bir ampul, bir SMPS devresinin test edilmesi söz konusu olduğunda iyi bir uygulamadır; bir bileşenin belirli bir arızası, MOSFET'lerin patlamasına neden olabilir. Patlayan bir MOSFET'i düşünüyorsanız, bunu doğru okudunuz! MOSFET, yüksek akım güç kaynaklarında patlar. Bu nedenle, seri halindeki bir akkor ampul bir MOSFET'in patlamasını önleyebilir.

Elektronik Yük:

Herhangi bir SMPS devresinin performansını test etmek için bir yük gerekirken, bazı yüksek güçlü dirençler kesinlikle belirli yük kapasitesini test etmenin kolay yoludur. Ancak değişen bir yük olmadan çıkış filtresi bölümünü test etmek neredeyse imkansızdır, bu nedenle yükü doğrusal olarak değiştirerek farklı yük koşullarında çıkış gürültüsünü kolayca ölçebildiğimiz için elektronik bir yük gerekli hale gelir.

Düşük güçlü SMPS testi için kullanılabilen Arduino'yu kullanarak kendi ayarlanabilir elektronik yükünüzü de oluşturabilirsiniz. Elektronik bir yük yardımıyla, çıkış filtresinin performansını kolayca ölçebiliriz ve bu gereklidir çünkü kötü tasarlanmış bir çıkış filtresi, belirli bir yük koşulunda, çıkışta harmonik ve gürültüyü birleştirebilir, bu da hassas için çok kötüdür. elektronik.

SMPS'yi Yüksek Voltaj Diferansiyel Probuyla Test Etme

Bir izolasyon trafosu yardımıyla gerilim ölçümü kolaylıkla yapılabilir ancak daha iyi bir yol, yüksek gerilim ölçümleri için bir diferansiyel prob kullanmaktır. Diferansiyel probların iki girişi vardır ve girişler arasındaki voltaj farkını ölçer. Bunu, topraklama raylarından herhangi bir müdahale olmaksızın bir girişteki gerilimi diğerinden çıkararak yapar.

Bu tip problar, probun dinamik aralığını iyileştiren yüksek bir Ortak Mod Reddetme Oranına (CMRR) sahiptir. Genel bir SMPS devresinde, birincil taraf 340V'luk çok yüksek bir anahtarlama voltajı ve nispeten hızlı bir geçiş süresi ile anahtarlanır. Bu durumda gürültü üretir, bu durumlarda MOSFET'in kapısındaki giriş sinyalini ölçmeye çalışırsak, bir giriş anahtarlama sinyali yerine yüksek gürültüyü geçeceğiz. Bu problem, parazit yapan sinyalleri reddeden yüksek CMRR'ye sahip bir yüksek voltaj diferansiyel prob kullanılarak kolayca ortadan kaldırılabilir.

Sonuç

Az gelişmiş bir güç kaynağının tasarlanması ve test edilmesi güvenlik endişeleri yaratabilir. Bununla birlikte, makalede gösterildiği gibi, yaygın uygulama ve test ekipmanı kesinlikle riski büyük ölçüde azaltabilir.

Umarım makaleyi beğenmişsinizdir ve faydalı bir şeyler öğrenmişsinizdir. Herhangi bir sorunuz varsa, bunları aşağıdaki yorum bölümünde bırakabilir veya diğer teknik sorularınızı göndermek için forumlarımızı kullanabilirsiniz.