Определение потерь на переключение в импульсных источниках питания

16.03.2016

Потери при коммутации (потери на переключение) - это наиболее важный и трудный тест в импульсных источниках питания, т.к. точность результата измерения может быть обеспечена только при определении реальной точки коммутации...
Основная часть мощности потребляется во время переходного процесса т.к. паразитные емкости схемы переключения не позволяют MOSFET или IGBT транзистору переключаться мгновенно. Это время переключения достаточно короткое и это требует очень точного согласования по времени сигналов напряжения и тока, минимизации смещений в измерительной системе и определении того диапазона в котором будут проводиться измерения напряжений и токов в выключенном и включенном состоянии транзистора.
Программное обеспечение Rigol Ultra Power Analyzer позволяет пользователю установить уровень коммутации, а затем вычислить потери на данном уровне.
Для проведения гармонического анализа электропитания импульсных источников питания рекомендуется использовать осциллограф, например Rigol серий DS6000, DS/MSO4000, DS/MSO2000; дифференциальный пробник, токовый пробник и программное обеспечение Rigol Ultra Power Analyzer.

Подключаем дифференциальный пробник для наблюдения формы напряжения на один канал осциллографа. Положительный полюс и отрицательный полюс высоковольтного дифференциального пробника подключаются к стоку и истоку MOSFET -транзистора соответственно. Токовый пробник используем для наблюдения формы тока и подключаем его на другой вход осциллографа, а головку пробника - на исток транзистора (S).



Измерения потерь на переключение осуществляются путем проведения нескольких законченных циклов. На иллюстрации ниже показан результат измерения потерь на переключение по результатам нескольких циклов.



Пользователь задает частоту переключения; количество отображаемых на экране циклов; уровни (в % относительно максимального уровня) для напряжения и тока, на котором проводятся измерения.



Когда MOSFET-транзистор переходит из выключенного состояния во включенное, то определяются потери при включении (между T1 и T2); потери при выключении (между Т3 и Т4) — это затраты энергии, когда транзистор переходит из включенного состояния в выключенное; потери в непрерывном режиме определяются между точками Т2 и Т3. Соответственно, общие потери вычисляются, как сумма этих трех составляющих, т.е. между точками Т1 и Т4.

Всего в процессе тестирования на потери при переключении вычисляется до 40 параметров:
Switch Off Power Loss, #N
Maximum Switch Off Power Loss
Minimum Switch Off Power Loss
Average Switch Off Power Loss
Switch Off Energy Loss, #N
Maximum Switch Off Energy Loss
Minimum Switch Off Energy Loss
Average Switch Off Energy Loss
Switch On Power Loss, #N
Maximum Switch On Power Loss
Minimum Switch On Power Loss
Average Switch On Power Loss
Switch On Energy Loss, #N
Maximum Switch On Energy Loss
Minimum Switch On Energy Loss
Average Switch On Energy Loss
Total Power Loss, #N
Maximum Total Power Loss
Minimum Total Power Loss
Average Total Power Loss
Total Energy Loss, #N
Maximum Total Energy Loss
Minimum Total Energy Loss
Average Total Energy Loss
Rise dV/dt, #N
Maximum Rise dV/dt
Minimum Rise dV/dt
Average Rise dV/dt
Fall dV/dt, #N
Maximum Fall dV/dt
Minimum Fall dV/dt
Average Fall dV/dt
Rise dI/dt, #N
Maximum Rise dI/dt
Minimum Rise dI/dt
Average Rise dI/dt
Fall dI/dt, #N
Maximum Fall dI/dt
Minimum Fall dI/dt
Average Fall dI/dt

Десять значений отображаются на экране ПО, остальные просматриваются в режиме прокрутки.