제품 기능 및 설계 매개 변수를 확인하려면 전원 공급 회로에 정교한 테스트 방법과 전자 테스트 장비가 필요합니다. 제품 표준을 충족 하려면 SMPS 테스트 요구 사항 에 대한 더 나은 지식을 수집해야합니다. 이 기사에서는 SMPS 회로를 테스트하는 방법을 배우고 SMPS 에 대한 가장 기본적인 테스트 와 SMPS 회로를 쉽고 효율적으로 테스트하기 위해 따라야하는 안전 규범에 대해 설명합니다. 다음 시험은 가장 기본적인 전원 공급 장치 아키텍처 및 테스트 프로세스에 대한 아이디어를 제공합니다.
SMPS 설계 엔지니어라면 앞서 논의한 SMPS PCB 설계 팁 및 SMPS EMI 감소 기술에 대한 기사를 확인할 수도 있습니다.
SMPS 테스트의 기초 – 기억해야 할 사항
SMPS (Switched-Mode Power Supply) 회로는 일반적으로 고효율로 출력 전력을 조절하기 위해 자동 조정 가능한 듀티 사이클로 초고압 DC를 전환합니다. 그러나 그렇게하면 관리하지 않을 경우 장치에 해로울 수있는 안전 문제가 발생합니다.
위의 회로도는 플라이 백 토폴로지 를 사용하여 고전압 DC를 저전압 DC로 변환 하는 라인 전원 공급 전원 공급 장치 를 보여줍니다. 회로도는 고전압 측과 저전압 측을 명확하게 이해하기 위해 작성되었습니다. 고전압 측에서는 퓨즈를 보호 장치로 사용하고 입력 정류 다이오드 D1, D2, D3, D4 및 커패시터 C2에 의해 주전원 전압을 정류하고 필터링합니다. 이는 해당 라인 사이의 전압 레벨이 주어진 시점에서 350V 이상에 도달하십시오. 엔지니어와 기술자는 이러한 잠재적으로 치명적인 전압 수준으로 작업하는 동안 매우주의해야합니다.
매우 조심해야 할 또 다른 것은 전원 공급 장치가 주전원에서 분리 된 경우에도 오랫동안 전하를 유지 하는 필터 커패시터 C2입니다. SMPS 회로 테스트를 진행하기 전에이 커패시터를 적절하게 방전해야합니다.
스위칭 트랜지스터 (T2)는 메인 스위칭 트랜지스터이고, T1은 보조 스위칭 트랜지스터이다. 는 AS 주 스위칭 트랜지스터가 주 변압기를 구동하기위한 책임이있다, 매우 뜨거워 질 가능성이 높습니다하고는 TO-220 패키지와 함께 제공으로 히트 싱크가에 높은 전압이있을 것이라는 점을 기회가있다. 테스트 운영자는이 섹션에서 특히주의해야합니다. 주의해야 할 가장 중요한 매개 변수 중 하나는 변압기 섹션입니다.. 회로도에서 T1로 표시되며, 트랜스포머 T1은 옵토 커플러 OK1과 함께 1 차측에서 절연을 제공합니다. 2 차 섹션이 접지에 연결되고 1 차 섹션이 플로팅되는 테스트 상황에서. 1 차 섹션에 테스트 장비를 연결하는 상황은 접지에 단락을 유발하여 테스트 장비를 영구적으로 손상시킬 수 있습니다. 그 외에 일반적인 플라이 백 컨버터는 제대로 작동하려면 최소 부하가 필요합니다. 그렇지 않으면 출력 전압을 적절하게 조정할 수 없습니다.
전원 공급 장치 테스트
전원 공급 장치는 다양한 제품에 사용됩니다. 결과적으로 테스트 성능은 애플리케이션에 따라 달라야합니다. 예를 들어, 설계 실험실의 테스트 설정은 설계 매개 변수를 확인하기 위해 수행됩니다. 이러한 테스트에는 적절한 제어 환경을 갖춘 고성능 테스트 장비가 필요합니다. 반대로 생산 환경의 전원 공급 장치 테스트 는 주로 제품 설계 단계에서 결정된 사양을 기반으로 전체 기능에 중점을 둡니다.
부하 과도 복구 시간:
정전압 전원 공급 장치에는 그에 따라 듀티 사이클을 변경하여 출력 전압을 지속적으로 모니터링하고 안정화하는 내장 피드백 루프가 있습니다. 피드백과 제어 회로 간의 지연이 단일 이득 크로스 오버에서 임계 값에 가까워지면 전원 공급 장치가 불안정 해지고 진동이 시작됩니다. 이 시간 지연은 각도 차이로 측정되며 위상 편이 정도로 정의됩니다. 일반적인 전원 공급 장치에서이 값은 입력과 출력 사이의 180도 위상 편이입니다.
부하 조절 테스트:
부하 조정은 부하 전류의 갑작스러운 변화에 대해 전원 공급 장치의 출력 제한을 테스트하는 정적 매개 변수입니다. 정전압 전원 공급 장치에서 테스트 매개 변수는 정전류입니다. 정전류 전원 공급 장치에서는 정전압입니다. 이러한 매개 변수를 테스트 하여 급격한 부하 변화를 견딜 수있는 전원 공급 장치 의 능력을 확인할 수 있습니다.
전류 제한 테스트:
일반적인 전류 제한 전원 공급 장치 에서 테스트는 정전압 전원 공급 장치의 전류 제한 기능을 관찰하기 위해 수행됩니다. 실제 전류 제한은 고정되거나 전원 공급 장치의 유형 및 요구 사항에 따라 달라질 수 있습니다.
잔물결 및 소음 테스트:
일반적으로 우수한 품질의 전원 공급 장치 또는 여러 오디오 등급의 고품질 전원 공급 장치를 테스트하여 출력 리플 및 노이즈를 측정합니다. 이 테스트의 가장 일반적인 이름은 PARD (Periodic and Random Deviation) 입니다. 이 테스트에서는 입력 전압, 입력 전류, 스위칭 주파수 및 부하 전류와 같은 다른 매개 변수와 함께 제한된 대역폭에서 출력 전압의 주기적 및 무작위 편차를 지속적으로 측정합니다. 간단히 말해서,이 프로세스의 도움으로 출력 정류 및 필터링 단계 후 하단 AC 결합 잡음 및 리플 을 측정한다고 말할 수 있습니다.
효율성 테스트:
전원 공급 장치 의 효율성 은 단순히 총 출력 전력을 총 입력 전력으로 나눈 비율입니다. 출력 전력은 입력 전력이 AC 인 경우 DC이므로이를 달성하려면 입력 전력의 실제 RMS 값을 얻어야합니다. True RMS 기능이있는 우수한 품질의 전력계를 사용할 수 있습니다.이 테스트를 수행하면 테스터는 측정 된 효율이 선택한 토폴로지에 대한 공간이 부족한 경우 전원 공급 장치의 전체 설계 매개 변수를 이해할 수 있습니다. 설계된 전원 공급 장치 또는 결함 부품 문제.
시작 지연 테스트:
전원 공급 장치의 시작 지연은 전원 공급 장치의 출력을 안정시키는 데 걸리는 시간을 측정 한 것입니다. 스위칭 전원 공급 장치의 경우이 시간은 출력 전압의 적절한 시퀀싱에 매우 중요합니다. 이 매개 변수는 민감한 전자 장비 및 센서에 전원을 공급할 때도 중요한 역할을합니다. 이 매개 변수를 제대로 처리하지 않으면 스파이크가 형성되어 스위칭 트랜지스터 또는 연결된 출력 부하를 파괴 할 수 있습니다. 이 문제는 스위칭 트랜지스터의 초기 전류를 제한 하는 "소프트 스타트"회로 를 추가하여 쉽게 해결할 수 있습니다.
과전압 차단:
일반적으로 양호한 전원 공급 장치는 전원 공급 장치의 출력 전압이 특정 임계 값 수준을 초과 할 경우 종료되도록 설계되었으며 그렇지 않은 경우 부하시 장치에 해로울 수 있습니다.
일반적인 SMPS 테스트 설정
모든 필수 매개 변수가 정리되면 마침내 SMPS 회로 테스트로 넘어갈 수 있습니다. 좋은 SMPS 테스트 벤치 에는 일반적으로 사용 가능한 테스트 및 안전 문제를 최소화하는 안전 장비가 있어야합니다.
절연 변압기:
절연 변압기는 SMPS 회로의 1 차 섹션을 전기적으로 절연하기위한 것입니다. 절연되면 접지 프로브를 직접 연결하여 전원 공급 장치의 고전압 측을 무효화 할 수 있습니다. 이것은 접지에 직접 단락의 가능성을 제거합니다.
자동 변압기:
자동 변압기를 사용하여 SMPS 회로의 입력 전압을 천천히 증가시킬 수 있습니다. 이렇게하면 전류를 모니터링하면서 치명적인 고장을 방지 할 수 있습니다. 다른 상황에서는 저전압 및 고전압 상황을 시뮬레이션하는 데 사용할 수 있습니다. 이렇게하면 라인 전압이 갑자기 변경되는 상황을 시뮬레이션 할 수 있습니다. 그러면 해당 조건에서 SMPS의 동작을 이해하는 데 도움이됩니다. 일반적으로 85V ~ 240V 범위의 범용 정격 전원 공급 장치는 자동 변압기를 사용하여 테스트 할 수 있으며 SMPS 회로의 출력 특성을 매우 쉽게 테스트 할 수 있습니다.
시리즈 전구:
직렬로 연결된 전구는 SMPS 회로를 테스트 할 때 좋은 방법입니다. 구성 요소의 특정 고장으로 인해 MOSFET이 폭발 할 수 있습니다. 폭발하는 MOSFET에 대해 생각하고 있다면 바로 읽어보십시오! MOSFET은 고전류 전원 공급 장치에서 폭발합니다. 따라서 직렬로 연결된 백열 전구는 MOSFET이 폭발하는 것을 방지 할 수 있습니다.
전자 부하:
SMPS 회로의 성능을 테스트하려면 부하가 필요하지만 일부 고전력 저항은 특정 부하 용량을 테스트하는 가장 쉬운 방법입니다. 그러나 다양한 부하없이 출력 필터 섹션을 테스트하는 것은 거의 불가능하기 때문에 부하를 선형으로 변화시켜 다양한 부하 조건에서 출력 노이즈를 쉽게 측정 할 수 있으므로 전자 부하가 필요합니다.
저전력 SMPS 테스트에 사용할 수있는 Arduino를 사용하여 자신 만의 조정 가능한 전자 부하를 구축 할 수도 있습니다. 전자 부하의 도움으로 출력 필터의 성능을 쉽게 측정 할 수 있으며, 특정 부하 조건에서 잘못 설계된 출력 필터가 출력에서 고조파와 노이즈를 결합 할 수 있기 때문에 필요합니다. 전자.
고전압 차동 프로브로 SMPS 테스트
전압 측정은 절연 변압기를 사용하여 쉽게 수행 할 수 있지만 더 좋은 방법은 고전압 측정에 차동 프로브를 사용하는 것입니다. 차동 프로브에는 두 개의 입력이 있으며 입력 간의 전압 차이를 측정합니다. 이는 접지 레일의 개입없이 한 입력에서 다른 입력의 전압을 빼서이를 수행합니다.
이러한 유형의 프로브는 높은 CMRR (Common Mode Rejection Ratio)을 가지고있어 프로브의 동적 범위를 개선합니다. 일반적인 SMPS 회로에서 1 차측은 340V의 매우 높은 스위칭 전압과 비교적 빠른 전환 시간으로 스위칭합니다. 노이즈를 생성하는 경우 이러한 상황에서 MOSFET의 게이트에서 입력 신호를 측정하려고하면 입력 스위칭 신호가 아닌 높은 노이즈를 게이트합니다. 이 문제는 간섭 신호를 거부하는 CMRR이 높은 고전압 차동 프로브를 사용하여 쉽게 제거 할 수 있습니다.
결론
저개발 전원 공급 장치를 설계하고 테스트하면 안전 문제가 발생할 수 있습니다. 그러나 기사에서 볼 수 있듯이 일반적인 관행 및 테스트 장비는 확실히 위험을 크게 줄일 수 있습니다.
기사를 즐겁게 읽고 유용한 것을 배웠기를 바랍니다. 질문이있는 경우 아래 댓글 섹션에 남겨 두거나 포럼 을 사용 하여 다른 기술 질문을 게시 할 수 있습니다.