- Dasar-dasar Pengujian SMPS - Poin yang Perlu Diingat
- Tes Catu Daya
- Pengaturan Pengujian SMPS Umum
- Menguji SMP dengan Probe Diferensial Tegangan Tinggi
- Kesimpulan
Untuk memverifikasi fungsionalitas produk dan parameter desain, rangkaian catu daya memerlukan metode pengujian yang canggih dan peralatan uji elektronik. Diperlukan untuk mengumpulkan pengetahuan yang lebih baik tentang persyaratan pengujian SMP untuk memenuhi standar produk. Pada artikel ini, kita akan belajar cara menguji sirkuit SMP dan berbicara tentang beberapa tes paling dasar untuk SMP dan norma keselamatan yang perlu diikuti untuk menguji sirkuit SMP dengan mudah dan efisien. Pemeriksaan berikut memberi Anda gambaran tentang arsitektur catu daya paling dasar dan proses pengujiannya.
Jika Anda seorang Insinyur Desain SMPS, Anda juga dapat melihat artikel tentang Tips Desain SMPS PCB dan Teknik Pengurangan EMI SMPS yang keduanya telah kita bahas sebelumnya.
Dasar-dasar Pengujian SMPS - Poin yang Perlu Diingat
Sirkuit catu daya mode-sakelar (SMPS) biasanya mengganti DC tegangan sangat tinggi dengan siklus kerja yang dapat disetel otomatis, untuk mengatur daya keluaran dengan efisiensi tinggi. Namun tindakan tersebut menimbulkan masalah keamanan yang dapat membahayakan perangkat jika tidak ditangani.
Skema di atas menunjukkan catu daya bertenaga saluran yang memanfaatkan topologi flyback untuk mengubah DC tegangan tinggi menjadi DC tegangan rendah. Skema dibuat untuk memahami sisi tegangan tinggi dan sisi tegangan rendah dengan jelas. Pada sisi tegangan tinggi, kita memiliki sekring sebagai alat proteksi, kemudian tegangan listrik diperbaiki dan disaring oleh penyearah input dioda D1, D2, D3, D4, dan kapasitor C2, ini berarti level tegangan di antara saluran tersebut dapat mencapai lebih dari 350V atau lebih pada titik waktu tertentu. Insinyur dan teknisi harus sangat berhati-hati saat bekerja dengan level tegangan yang berpotensi mematikan ini.
Hal lain yang harus sangat diperhatikan adalah filter kapasitor C2, karena dapat menahan muatan untuk waktu yang lama, bahkan ketika catu daya terputus dari listrik. Sebelum kami melanjutkan dengan pengujian sirkuit SMPS apa pun, kapasitor ini perlu dikosongkan dengan benar.
Transistor switching T2 adalah transistor switching utama, dan T1 adalah transistor switching tambahan. Karena transistor sakelar utama bertanggung jawab untuk menggerakkan trafo utama, kemungkinan besar akan menjadi sangat panas, dan karena dilengkapi dengan paket TO-220, ada kemungkinan wastafel hit akan memiliki tegangan tinggi di atasnya. Operator penguji harus ekstra hati-hati di bagian ini. Salah satu parameter terpenting yang harus diperhatikan adalah bagian trafo. Dalam skema, dilambangkan sebagai T1, T1 transformator dalam hubungannya dengan optocoupler OK1 menyediakan isolasi dari sisi primer. Dalam situasi pengujian di mana bagian sekunder dihubungkan ke arde dan bagian primer terapung. Situasi yang menghubungkan instrumen uji di bagian utama akan menyebabkan korsleting ke tanah, yang dapat merusak instrumen uji secara permanen. Selain itu, konverter flyback tipikal membutuhkan beban minimum untuk bekerja dengan baik jika tidak tegangan keluaran tidak dapat diatur dengan baik.
Tes Catu Daya
Catu daya digunakan dalam berbagai produk. Hasilnya, performa pengujian harus berbeda bergantung pada aplikasinya. Misalnya, pengaturan pengujian di lab desain dilakukan untuk memverifikasi parameter desain. Pengujian ini membutuhkan peralatan uji performa tinggi dengan lingkungan kontrol yang tepat. Sebaliknya, pengujian catu daya di lingkungan produksi terutama berfokus pada fungsi keseluruhan berdasarkan spesifikasi yang ditentukan selama fase desain produk.
Memuat Waktu Pemulihan Transien:
Catu daya tegangan konstan memiliki loop umpan balik internal yang terus memantau dan menstabilkan tegangan keluaran dengan mengubah siklus kerja yang sesuai. Jika penundaan antara umpan balik dan rangkaian kontrol mendekati nilai kritis pada persilangan penguatannya, catu daya menjadi tidak stabil dan mulai berosilasi. Penundaan waktu ini diukur sebagai perbedaan sudut, dan ini didefinisikan sebagai derajat pergeseran fasa. Dalam catu daya tipikal, nilai ini adalah 180 derajat pergeseran fasa antara input dan output.
Uji Regulasi Beban:
Pengaturan beban adalah parameter statis di mana kami menguji batas keluaran catu daya untuk perubahan tiba-tiba dalam arus beban. Dalam catu daya tegangan konstan, parameter uji adalah arus konstan. Sedangkan dalam catu daya arus konstan itu adalah tegangan konstan. Dengan menguji parameter ini, kita dapat menentukan kemampuan catu daya untuk menahan perubahan beban yang cepat.
Uji Batas Saat Ini:
Dalam catu daya terbatas arus tipikal, pengujian dilakukan untuk mengamati kemampuan pembatas arus dari catu daya tegangan konstan. Batas arus aktual dapat diperbaiki atau dapat bervariasi tergantung pada jenis dan kebutuhan catu daya.
Uji Ripple dan Noise:
Catu daya yang biasanya berkualitas baik atau banyak catu daya kualitas tinggi kelas audio diuji untuk mengukur riak dan kebisingan keluarannya. Nama paling umum dari tes ini dikenal sebagai PARD (Penyimpangan Berkala dan Acak). Dalam pengujian ini, kami mengukur deviasi periodik dan acak dari tegangan output pada bandwidth terbatas bersama dengan parameter lain seperti tegangan input, arus input, frekuensi switching, dan arus beban secara konstan. Dalam istilah yang lebih sederhana, kita dapat mengatakan dengan bantuan proses ini, kita mengukur kebisingan dan riak yang digabungkan dengan AC bagian bawah setelah tahap penyearah dan penyaringan keluaran.
Uji Efisiensi:
The efisiensi power supply hanyalah perbandingan antara daya output total dibagi dengan total daya input. Daya keluarannya adalah DC di mana daya masukannya adalah AC, jadi kita perlu mendapatkan nilai RMS yang sebenarnya dari daya masukan untuk mencapai hal ini. Alat pengukur watt berkualitas baik dengan kemampuan RMS yang sebenarnya dapat digunakan, dengan melakukan pengujian ini, penguji dapat memahami parameter desain catu daya secara keseluruhan jika efisiensi yang diukur berada di luar ruang untuk topologi yang dipilih, maka ini merupakan indikasi yang jelas tentang buruknya catu daya yang dirancang atau masalah suku cadang yang rusak.
Tes Penundaan Start-Up:
Penundaan start-up catu daya adalah pengukuran waktu yang dibutuhkan untuk mendapatkan keluaran catu daya yang stabil. Untuk catu daya switching, waktu ini sangat penting untuk pengurutan tegangan output yang tepat. Parameter ini juga memainkan peran penting dalam hal memberi daya pada peralatan dan sensor elektronik yang sensitif. Jika parameter ini tidak ditangani dengan benar, akan mengarah pada pembentukan lonjakan yang dapat merusak transistor switching atau bahkan beban keluaran yang terhubung. Masalah ini dapat dengan mudah diatasi dengan menambahkan rangkaian "soft start" untuk membatasi arus awal transistor switching.
Shutdown Tegangan Lebih:
Catu daya yang biasanya baik dirancang untuk mati jika tegangan keluaran catu daya melebihi tingkat ambang tertentu, jika tidak, ini dapat berbahaya bagi perangkat yang sedang memuat.
Pengaturan Pengujian SMPS Umum
Dengan semua parameter yang diperlukan dibersihkan, kita akhirnya dapat melanjutkan ke pengujian sirkuit SMPS, bangku pengujian SMPS yang baik harus memiliki peralatan pengujian dan keselamatan yang tersedia secara umum yang meminimalkan masalah keamanan.
Transformator Isolasi:
Trafo isolasi ada untuk mengisolasi secara elektrik bagian utama dari rangkaian SMPS. Saat diisolasi, kita dapat langsung memasang probe arde, meniadakan sisi tegangan tinggi dari catu daya. Ini menghilangkan kemungkinan korsleting langsung ke tanah.
Transformator Otomatis:
Autotransformer dapat digunakan untuk meningkatkan voltase input sirkuit SMPS secara perlahan, melakukannya sambil memantau arus dapat mencegah kegagalan yang parah. Dalam situasi yang berbeda, ini dapat digunakan untuk mensimulasikan situasi tegangan rendah dan tegangan tinggi, dengan demikian kita dapat mensimulasikan situasi di mana tegangan saluran berubah secara tiba-tiba, ini akan membantu kita memahami perilaku SMP dalam kondisi tersebut. Secara umum, catu daya pengenal universal berkisar dari 85V hingga 240V dapat diuji dengan bantuan autotransformer, kami dapat menguji karakteristik keluaran dari rangkaian SMPS dengan sangat mudah.
Bohlam Seri:
Bola lampu dalam seri adalah praktik yang baik dalam hal menguji sirkuit SMPS, kegagalan komponen tertentu dapat menyebabkan ledakan MOSFET. Jika Anda berpikir tentang MOSFET yang meledak, Anda membacanya dengan benar! MOSFET meledak pada catu daya arus tinggi. Jadi, bola lampu pijar secara seri dapat mencegah MOSFET meledak.
Beban Elektronik:
Untuk menguji kinerja rangkaian SMPS mana pun, sebuah beban diperlukan, sementara beberapa resistor berdaya tinggi tentunya merupakan cara mudah untuk menguji kapasitas beban tertentu. Tetapi hampir tidak mungkin untuk menguji bagian filter keluaran tanpa beban yang bervariasi, itulah sebabnya beban elektronik menjadi penting karena kami dapat dengan mudah mengukur kebisingan keluaran pada kondisi beban yang berbeda dengan memvariasikan beban secara linier.
Anda juga dapat membuat beban elektronik Anda sendiri yang dapat disesuaikan menggunakan Arduino yang dapat digunakan untuk pengujian SMP berdaya rendah. Dengan bantuan beban elektronik, kita dapat dengan mudah mengukur kinerja filter keluaran, dan itu diperlukan karena filter keluaran yang dirancang dengan buruk, dalam kondisi beban tertentu, dapat memasangkan harmonik dan kebisingan pada keluaran, yang sangat buruk untuk sensitif. elektronik.
Menguji SMP dengan Probe Diferensial Tegangan Tinggi
Sedangkan pengukuran tegangan dapat dilakukan dengan mudah dengan bantuan trafo isolasi tetapi cara yang lebih baik adalah dengan menggunakan probe diferensial untuk pengukuran tegangan tinggi. Probe diferensial memiliki dua input dan mengukur perbedaan tegangan antara input. Ini dilakukan dengan mengurangi tegangan pada satu input dari yang lain tanpa intervensi dari rel ground.
Jenis probe ini memiliki Common Mode Rejection Ratio (CMRR) tinggi yang meningkatkan jangkauan dinamis probe. Dalam rangkaian SMPS generik, sakelar sisi primer dengan tegangan switching yang sangat tinggi 340V dan waktu transisi yang relatif cepat. Yang dalam hal ini menghasilkan noise, dalam situasi ini jika kami mencoba mengukur sinyal input di gerbang MOSFET, kami akan menahan noise tinggi daripada sinyal switching input. Masalah ini dapat dengan mudah diatasi dengan menggunakan probe diferensial tegangan tinggi dengan CMRR tinggi yang menolak sinyal yang mengganggu.
Kesimpulan
Merancang dan menguji catu daya yang kurang berkembang dapat menimbulkan masalah keamanan. Namun, seperti yang ditunjukkan dalam artikel, praktik umum dan peralatan pengujian pasti dapat sangat mengurangi risiko.
Semoga Anda menikmati artikel ini dan mempelajari sesuatu yang bermanfaat. Jika Anda memiliki pertanyaan, Anda dapat meninggalkannya di bagian komentar di bawah ini atau gunakan forum kami untuk memposting pertanyaan teknis lainnya.