Современная электроника №4/2022

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ 22 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 4 2022 Практика измерений входных и выходных характеристик источников вторичного электропитания с применением опции R&S RTO6-K31 В статье рассматриваются практические аспекты измерений входных и выходных параметров источников вторичного электропитания (ИВЗП) с использованием опции анализа параметров электропитания RTO6-K31, функционирующей на аппаратно-программной платформе осциллографов R&S RTO6. Рассмотрена типовая номенклатура параметров ИВЭП, подлежащих контролю с использованием средств радиоизмерений. Рассмотрен порядок общего конфигурирования опции, включая «выравнивание» пробников по времени запаздывания, необходимое для точного измерения фазовых соотношений. Представлены примеры измерений входных и выходных параметров, а также коэффициента полезного действия импульсного ИВЭП, реализованные с использованием указанной опции. Николай Лемешко (nlem83@mail.ru ) , Михаил Горелкин (mikhail.Gorelkin@rohde-schwarz.com ) , Павел Струнин (pavel.strunin@rohde-schwarz.com ) Введение Источники вторичного электропи- тания (ИВЭП) уже давно стали неотъ- емлемой частью практически любых электронных устройств (ЭУ). Их основ- ное назначение состоит в приведении напряжения, поступающего от первич- ного источника, к уровню и роду тока, приемлемому для питания электриче- ских цепей. Во вторую очередь ИВЭП должны защищать их от перенапря- жений, а также осуществлять двуна- правленную фильтрацию для сниже- ния эмиссии помех и для повышения помехоустойчивости. Как и для дру- гих элементов технических средств, для ИВЭП применимо понятие каче- ства [1], под которым понимается спо- собность выполнять заданные функ- ции в течение установленного времени. Понятие качества для ИВЭП включает показатели надёжности, а также неко- торые технические характеристики, которые определяют саму возможность применения конкретного типа ИВЭП в некотором устройстве, например, уро- вень пульсаций выходного напряжения и коэффициент мощности. Проектирование ЭУ сегодня часто ведётся по принципу системной инте- грации отдельных модулей, поэтому ИВЭП часто используются в их составе как отдельные, функционально закон- ченные покупные узлы [2, 3]. Такие модули, даже сопровождаемые необхо- димой документацией, для инженеров так и остаются «чёрным ящиком», пара- метры которого не только можно, но и нужно контролировать с использовани- ем средств измерений. К сожалению, в погоне за снижением стоимости мно- гие производители сильно упрощают электрические схемы ИВЭП, что при- водит к ухудшению качества электри- ческой энергии для нагрузок и к ухуд- шению условий отбора мощности от первичных источников энергии. Как правило, ИВЭП модульного типа являются импульсными, что обуслов- лено, в первую очередь, более низкой стоимостью в сравнении с решениями на основе трансформаторов, в особен- ности при массовом производстве. Как показано в статье [4], полное тестиро- вание ИВЭП должно включать анализ работы силового ключа и передачи мощности в нагрузку, однако для покуп- ных ИВЭП его часто невозможно про- вести из-за отсутствия элементарного доступа к соответствующим элемен- там. Тем не менее тестирование ИВЭП по входу и по выходу способно многое рассказать о наиболее важных его свой- ствах. Для определённости в дальней- шем мы будем рассматривать те ИВЭП, которые питаются от сети переменно- го тока и предназначены для выдачи напряжения постоянного тока. Все измерения для измерений харак- теристик ИВЭП могут быть выполнены при помощи осциллографа без допол- нительных функций. Однако вычис- ление некоторых параметров, таких как коэффициент мощности, уровни потребления на гармониках и пр., про- изводится путём вторичной обработ- ки, которую наиболее удобно выпол- нять с использованием специальных опций анализа параметров электро- питания. В рамках настоящей публи- кации мы будем ориентироваться на опцию R&S RTO6-K31, предназначен- ную для использования на осциллогра- фах компании Rohde&Schwarz новой серии – RTO6. Параметры ИВЭП, подлежащие контролю с использованием средств измерений При строгом подходе ИВЭП следует рассматривать как преобразователь сигналов с алгоритмом работы, извест- ным лишь в общих чертах. Если отсут- ствуют данные о схемотехнических решениях, а также доступ к внутренним контрольным точкам, то тогда о каче- стве ИВЭП можно судить только по тем параметрам, которые могут быть изме- рены на основе его входных и выход- ных токов и напряжений. С точки зрения порядка преобразова- ния энергии, поставляемой первичным источником, между линейными (транс- форматорными) и импульсными ИВЭП имеются принципиальные различия. В ИВЭП первого из названных клас- сов последовательно осуществляются понижение напряжения, его выпрям- ление, сглаживание путемфильтрации и стабилизация. В импульсных ИВЭП выпрямлению и сглаживанию обычно подвергается напряжение сети, далее такое напряжение трансформируется в импульсное и подаётся через силовой ключ на первичную обмотку трансфор- матора. Затем оно ещё раз выпрямляет- ся и фильтруется, а управление отдачей мощности в нагрузку и поддержани- ем постоянства напряжения на неё выполняется контроллером широт- но-импульсной модуляции, управля- ющим силовыми ключами и реали- зующим следящую обратную связь.