DigitalOsiloskopPengukuran dariMengalihkan Catu Daya
Catu daya tersedia dalam berbagai tipe dan ukuran, mulai dari catu daya tipe analog tradisional hingga catu daya switching yang sangat efisien. Semuanya menghadapi lingkungan pengoperasian yang kompleks dan dinamis. Beban dan kebutuhan peralatan dapat berubah secara dramatis dalam sekejap. Bahkan pasokan listrik switching "sehari-hari" harus mampu menahan puncak seketika jauh di atas tingkat operasi rata-rata. Insinyur merancang pasokan listrik atau sistem yang mampumenggunakan pasokan listrikperlu memahami bagaimana catu daya akan berperilaku dalam kondisi statis maupun dalam kondisi terburuk.
Di masa lalu, mengkarakterisasi perilaku catu daya berarti mengukur arus dan tegangan diam dengan digitalmultimeterdan melakukan perhitungan yang melelahkan dengan kalkulator atau PC. Saat ini, sebagian besar insinyur beralih ke osiloskop sebagai platform pengukuran daya pilihan mereka. Osiloskop modern dapat dilengkapi dengan perangkat lunak pengukuran dan analisis daya terintegrasi, menyederhanakan pengaturan dan membuat pengukuran dinamis menjadi lebih mudah. Pengguna dapat menyesuaikan parameter utama, mengotomatiskan penghitungan, dan melihat hasilnya dalam hitungan detik, bukan hanya data mentah.
Masalah desain catu daya dan kebutuhan pengukurannya
Idealnya, setiap catu daya harus bekerja seperti model matematika yang dirancang. Namun di dunia nyata,komponencacat, beban berubah, pasokan listrik dapat terdistorsi, dan perubahan lingkungan dapat mengubah kinerja. Selain itu, perubahan persyaratan kinerja dan biaya mempersulit desain catu daya. Pertimbangkan masalah ini:
Berapa watt yang dapat dipertahankan oleh catu daya melebihi daya terukurnya? Berapa lama itu bertahan? Berapa banyak panas yang dihasilkan oleh catu daya? Apa yang terjadi jika terlalu panas? Berapa banyak aliran udara pendingin yang dibutuhkan? Apa yang terjadi jika arus beban meningkat drastis? Bisakah unit mempertahankan tegangan keluaran terukurnya? Bagaimana catu daya mengatasi korsleting total pada outputnya? Apa yang terjadi jika tegangan masukan ke catu daya berubah?
Para perancang perlu mengembangkan pasokan listrik yang memakan lebih sedikit ruang, mengurangi panas, memangkas biaya produksi, dan memenuhi standar EMI/EMC yang lebih ketat. Hanya sistem pengukuran yang ketat yang akan memungkinkan para insinyur mencapai tujuan ini.
Osiloskop dan Pengukuran Daya
Bagi mereka yang terbiasa melakukan pengukuran bandwidth tinggi dengan osiloskop, pengukuran catu daya mungkin sederhana karena frekuensinya yang relatif rendah. Pada kenyataannya, ada banyak tantangan dalam pengukuran daya yang tidak pernah harus dihadapi oleh perancang sirkuit kecepatan tinggi.
Tegangan pada perangkat switching bisa tinggi dan "mengambang", yaitu tidakdihukum. Lebar pulsa, periode, frekuensi dan siklus kerja sinyal dapat bervariasi. Bentuk gelombang harus ditangkap dan dianalisis untuk mendeteksi anomali. Ini adalah persyaratan yang menuntut untuk osiloskop. Beberapa probe - Probe berujung tunggal, probe diferensial, dan probe arus juga diperlukan.Instrumenharus memiliki memori yang besar untuk memberikan ruang untuk mencatat hasil dari akuisisi frekuensi rendah yang panjang. Dan mungkin diperlukan untuk menangkap sinyal berbeda dengan amplitudo yang sangat bervariasi dalam satu akuisisi.
Mengalihkan Dasar-Dasar Catu Daya
Arsitektur daya DC yang dominan di sebagian besar sistem modern adalah catu daya switching (switched-mode power supply), yang terkenal karena kemampuannya untuk mengatasi beban yang bervariasi secara efisien. Jalur sinyal energi listrik dari catu daya switching tipikal mencakup perangkat pasif, perangkat aktif, dan komponen magnetik. Peralihan catu daya menggunakan sesedikit mungkin komponen yang hilang (misalnya,resistordan transistor linier) dan terutama menggunakan (idealnya) komponen lossless: transistor switching,kapasitor, dan komponen magnetik.
Peralatan switching catu daya juga memiliki bagian kontrol, yang mencakup komponen seperti pengatur modulasi lebar pulsa, pengatur modulasi frekuensi pulsa, dan loop umpan balik1. Bagian kontrol mungkin memiliki catu daya sendiri. ARA. Gambar 1 adalah skema sederhana dari catu daya switching yang menunjukkan bagian konversi energi listrik, yang mencakup komponen aktif dan pasif serta komponen magnetik.
Teknologi switching power supply menggunakan perangkat switching semikonduktor daya seperti transistor efek medan oksida logam (MOSFET) dengan transistor bipolar gerbang terisolasi (IGBT). Perangkat ini memiliki waktu peralihan yang singkat dan dapat menahan lonjakan tegangan yang tidak stabil. Yang tidak kalah pentingnya, perangkat ini hanya mengonsumsi sedikit energi, baik dalam kondisi hidup maupun mati, sehingga menghasilkan efisiensi tinggi dan pembangkitan panas rendah. Perangkat switching sangat menentukan kinerja keseluruhan dari catu daya switching. Pengukuran utama perangkat switching meliputi: kerugian switching, kehilangan daya rata-rata,amanwilayah operasi dan lain-lain.
