Power Analyzer ermöglicht die Messung aller Aspekte von Schaltnetzteilen in einem einzigen, hochintegrierten Softwaretool, wie in Abbildung 1 dargestellt.
Ein Beispiel für die Power Analyzer-Option mit einer Auswahl an Geräte-, Regelkreis- und Netzleistungsanalyse
Geräteanalysen wie Leistungsverlust, Sättigungsspannung, High-Side-Gate-Ansteuerung, dynamischer Einschaltwiderstand, sicherer Betriebsbereich und andere sind einfach durchzuführen. Die Analyse des Regelkreises (Modulation) bietet Tools zum einfachen Verständnis der Reaktion des Regelkreises, z. B. Sanftanlaufleistung oder Sprungantwort auf Leitungs- und Laständerungen.
Die Netzleistungsanalyse ermöglicht einfache und schnelle Pre-Compliance-Tests nach EN 61000-3-2.
Power Analysis ist eine Komplettlösung mit einer breiten Palette an Mess- und Analysetools. Es verfügt über:
Die Geräteanalyse umfasst Verlustmessung, Safe Operating Area (SOA), Dynamic On Resistance (RD s [Ein]) und DV/dt und Di/dt.
Die Verlustmessung, wie in Abbildung 1 gezeigt, umfasst die automatische Identifizierung von Zonen mit farbspezifischen Überlagerungen, um leitende und ausgeschaltete Bereiche des Gerätebetriebs zu markieren. Verluste im Zusammenhang mit dem Schalt-, Leitungs- und Aus-Zustand werden unabhängig gemessen und zusammen mit der Summe ausgewählter Verlustarten angezeigt. Die Leistungsanalyse umfasst eine eigene Messanzeigetabelle, die sowohl herkömmliche als auch Leistungsanalysemessungen gleichzeitig ermöglicht.
Die Verwendung eines Oszilloskops mit einem Dynamikbereich von 12 Bit erleichtert die Charakterisierung von Messungen im Sättigungsbereich. Der Sättigungsbereich ist typischerweise ein sehr niedriger Pegel in der Größenordnung von einem Volt, der sich mit dem Aus-Zustand abwechselt, wo die Spannung auf mehrere hundert Volt ansteigen kann.
Der sichere Betriebsbereich ist ein weiterer Aspekt der Gerätecharakterisierung und ein Beispiel ist in Abbildung 2 dargestellt.
Ein Beispiel für eine Darstellung eines sicheren Betriebsbereichs
Die Anzeige des sicheren Betriebsbereichs zeichnet die Gerätespannung als Funktion des Stroms auf. Es zeigt das In-Circuit-Verhalten des zu testenden Geräts und zeigt alle Übergänge in der Nähe von Spitzenspannung, Strom und Leistungsgrenzen.
Die Regelkreisdynamik eines Schaltnetzteils kann mit der Regelkreisanalyse der Power Analysis-Software bewertet werden, wie in Abbildung 3 dargestellt
Die Closed-Loop-Analyse der Gate-Ansteuerwellenform für ein Schaltnetzteil zeigt die Veränderung der Gate-Ansteuerimpulsbreite als Reaktion auf eine Änderung der Stromversorgungslast
Die Regelkreisanalyse untersucht die Variation der Parameter des Schaltleistungsrückkopplungskreises. Es zeichnet die Variation von Impulsbreite, Arbeitszyklus, Periode oder Frequenz auf. In Abbildung 3 ist das zu testende Gerät ein Netzteil mit Pulsweitenmodulation als Steuermethode. Das Diagramm mit geschlossener Schleife (CL) zeigt die Variation der PWM-Controller-Breite aufgrund einer 7.5-Hz-Rechteckwellen-Laständerung. Das Diagramm zeigt die Dynamik der Breitenvariation auf einer Zyklus-für-Zyklus-Basis. Der Parameter Breite zeigt eine Variation von 100 ns (min) bis 5 µs (max). Der Arbeitszyklus zeigt auch eine ähnliche Variation.
Ein wichtiger Aspekt dieser Art der Analyse ist die Länge des Oszilloskopspeichers. Die meisten Stromversorgungsvarianten dauern lange. Der Startvorgang kann beispielsweise mehrere Sekunden dauern. Die HDO-Oszilloskopfamilie unterstützt bis zu 250 Mpts des Akquisitionsgedächtnisses. In Abbildung 3 beträgt die Erfassungszeit 200 ms, während das Oszilloskop immer noch mit einer Abtastrate von 100 MS/s erfasst. Der letzte Analysemodus des Leistungsanalysators ist Netzleistung. Hier können Netzoberschwingungen daraufhin untersucht werden, ob sie internationalen Normen wie EN 61000-3-2 entsprechen.
Die Analyse der Netzharmonischen ist in Abbildung 4 dargestellt. Hier werden zusätzlich zu Netzspannung und -strom in den Kanälen C1 bzw. C2 die ersten vierzig Oberschwingungen des 60-Hz-Netzstroms angezeigt. Die blaue Überlagerung zeigt die Konformitätsstufen für EN 61000-3-2. Die Tabelle unten rechts im Display listet jede dieser Harmonischen auf und enthält Pegel, Frequenz und Übereinstimmung mit dem Standard.
Netzstromanalyse, die die Oberwellen des Netzstroms zeigt. Die Tabelle unten rechts listet jede der 40 Harmonischen auf, einschließlich ihrer Frequenz und ihres Pegels
Die Power Analyzer-Option für die hochauflösenden Oszilloskope HDO4000 und HDO6000 vereinfacht die Durchführung von Leistungsmessungen. Die Leistung des Leistungsgeräts, während das Gerät im Stromkreis betrieben wird, kann analysiert werden, ohne dass speziell konstruierte Testvorrichtungen erforderlich sind. Der lange Speicher des HDO ermöglicht Erfassungszeiten von Hunderten von Millisekunden bei hohen Abtastraten, um ungewöhnliche Ereignisse während der Messung zu finden.