Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Jak poprawnie mierzyć wydajność przetwornic AC/DC

ghost666 02 Kwi 2018 19:30 2208 0
  • Wydajność przetwarzania jest najistotniejszą cechą, jaka charakteryzuje typowy układ zasilania. Dzięki kontrolerom przetwornic, takim jak UCC28780, możliwa jest konstrukcja zasilaczy o wysokiej wydajności. Jednakże, by móc porównywać pomiędzy sobą poszczególne układy zasilania, konieczne jest wykorzystywanie standardowej procedury pomiaru wydajności przetwarzania.

    W poniższym artykule opisana jest typowa procedura pomiaru wydajności przetwornicy AC/DC, oparta na obecnych w segmencie normach.

    Poprawne warunki testowania

    Aby testować zasilacze w standardowy sposób, konieczne jest ustalenie powtarzalnych warunków pomiarów. Po pierwsze, pomiary te są na tyle poprawne, na ile poprawne jest podłączenie układu do systemu pomiarowego. Pierwszym krokiem standaryzacji ustroju pomiarowego jest wykorzystanie odpowiednich elementów przyłączeniowych do mierzonego modułu i zadbanie, by do układu nie było podłączone nic, co nie jest absolutnie konieczne, np. sondy oscyloskopowe.

    Jeśli w układzie do wyjść przetwornicy podłączone są dowolne układy pobierające jakiś prąd, które nie mogą być odłączone, konieczne jest ich uwzględnienie w czasie pomiaru. Jest to szczególnie krytyczne w momencie, gdy mierzymy działanie zasilacza dla najmniejszych obciążeń, mierzymy pobór prądu w stanie stand-by itp. W tych sytuacjach dodatkowe obciążenie wyjścia może istotnie zmienić wyniki pomiarów.

    Po odłączeniu wszystkich zbędnych obciążeń z wyjścia przetwornicy, możemy przystąpić do drugiego kroku - odpowiedniego podłączenia urządzeń pomiarowych do systemu. Jedną z opcji jest podłączenie sond jak najbliżej wyjścia z przetwornicy, np. do kondensatora wyjściowego zasilacza, jak pokazano to na rysunku 1 dla modułu uruchomieniowego przetwornicy opartej na UCC28780. Dodatkowo, jeżeli układ wyposażony jest np. w kabel, który doprowadza prąd z zasilacza do odbiornika, to układ pomiarowy powinien być podłączony do końca tego kabla.

    Finalnie, jeśli chodzi o podłączenie układu pomiarowego, nie można zapominać o tym, że konieczne jest podłączenie systemu w konfiguracji Kelwina, aby zapewnić sobie precyzyjne i dokładne pomiary.

    Jak poprawnie mierzyć wydajność przetwornic AC/DC
    Rys.1. Diagram połączeń układu pomiarowego z modułem UCC28780EVM w celu pomiaru wydajności przetwarzania.


    Jeśli chodzi o wejściową stronę przetwornicy AC/DC konieczne jest podłączenie zasilania przemiennego do przetwornicy poprzez dedykowany miernik mocy, jako że w prostym układzie z dwoma multimetrami, jak pokazano na rysunku 1. Dwa multimetry do pomiaru mocy nie sprawdzą się na wejściu, ponieważ ich pomiar nie będzie uwzględniał zawartości sygnałów harmonicznych w zasilaniu, tak jak dedykowany miernik mocy. Oczywiście sondy dedykowanego miernika mocy także muszą znaleźć się na samym wejściu zasilania do przetwornicy.





    Na rysunku 2 zaprezentowano zdjęcie modułu przetwornicy podłączonego systemu pomiarowego. Kolory kabli na zdjęciu są takie same jak na rysunku 1.

    Jak poprawnie mierzyć wydajność przetwornic AC/DC
    Rys.2. Zdjęcie modułu UCC28780EVM z podłączonymi sondami układu pomiarowego.


    Poprawna procedura testowania

    Amerykańskie normy dokładnie specyfikują w jaki sposób powinno wykonywać się pomiary sprawności zasilacza. Przyjrzyjmy się najważniejszym krokom, które według normy zapewnić mają poprawny i dokładny pomiar. Wymienione są one poniżej:

    * Układ zasilony musi być ze stabilnego źródła zasilania, zgodnego z wymaganiami przetwornicy (230 V AC / 50 Hz dla Europy lub 115 V AC / 60 Hz dla Stanów Zjednoczonych).
    * Przetwornica powinna być uruchomiona przy pełnym obciążeniu.
    * Przed rozpoczęciem pomiarów układ powinien stabilizować się i rozgrzewać pod maksymalnym obciążeniem przez co najmniej 30 minut.
    * Układ uznawany jest za stabilny, jeśli moc wejściowa (AC) nie odbiega o więcej niż 5% od maksymalnej, zaobserwowanej mocy.
    * Jeśli układ nie jest stabilny po pięciu minutach, należy tak długo mierzyć pobór mocy, aż układ się ustabilizuje i dopiero wtedy dokonać pomiaru sprawności.
    * Jeśli pomimo oczekiwania przez wiele pięciominutowych okresów układ nie stabilizuje się, to zgodnie z normą Międzynarodowej Komisji Elektrotechnicznej IEC62301, pomiar wydajności dokonać należy na podstawie średniego poboru mocy lub wyznaczyć na go na podstawie średniego poboru energii przez układ.
    * Pierwszego pomiaru dokonać trzeba przy pełnym obciążeniu układu.
    * Kolejnych pomiarów należy dokonać dla 75%, 50%, 25%, 10% oraz 0% maksymalnego obciążenia, w takiej właśnie kolejności.
    * Układ wymaga tylko jednego, 30-minutowego okresu stabilizacji - po włączeniu go. Pomiędzy pozostałymi pomiarami dostateczny jest 5-minutowy okres stabilizacji.
    * Pomiarów dokonywać trzeba po ustabilizowaniu się układu.

    Procedura pomiaru powinna przebiegać zatem tak:

    1. Rozgrzej testowany układ przez 30 minut pod pełnym obciążeniem pod zasilaniem z sieci.
    2. Oceń stabilność pracy przetwornicy i dokonaj pomiarów.
    3. Jeśli układ nie pracuje stabilnie, monitoruj stabilność i czekaj, aż system będzie stabilny.
    4. Zmniejsz obciążenie do 75% maksymalnego; przez pięć minut monitoruj stabilność i dokonaj pomiaru.
    5. Zmniejsz obciążenie do 50% maksymalnego; przez pięć minut monitoruj stabilność i dokonaj pomiaru.
    6. Zmniejsz obciążenie do 25% maksymalnego; przez pięć minut monitoruj stabilność i dokonaj pomiaru.
    7. Zmniejsz obciążenie do 10% maksymalnego; przez pięć minut monitoruj stabilność i dokonaj pomiaru.
    8. Zmniejsz obciążenie do 0% maksymalnego; przez pięć minut monitoruj stabilność i dokonaj pomiaru.

    Na rysunku 3 zaprezentowano diagram obrazujący postępowanie podczas tych pomiarów.

    Jak poprawnie mierzyć wydajność przetwornic AC/DC
    Rys.3. Diagram blokowy opisujący standardową procedurę pomiaru.


    Podsumowanie

    Inżynierowie testować urządzenia mogą na wiele sposobów. Przemysł cały czas naciska na tworzenie zasilaczy o coraz wyższej wydajności, jest więc niezwykle istotne, by opracowywane i wdrażane były jednolite i dobrze opisane procedury testowania wydajności tych urządzeń.

    Źródło: https://e2e.ti.com/blogs_/b/powerhouse/archive/2018/03/12/measuring-efficiency-the-right-way


    Fajne!