Pytanie: Jak mierzyć prąd cewki indukcyjnej w przetwornicy impulsowej?
Odpowiedź: Zasilacze impulsowe zwykle wykorzystują cewki indukcyjne do tymczasowego magazynowania energii w obwodzie. Przy ocenie tych zasilaczy często przydatny jest pomiar prądu cewki indukcyjnej w celu uzyskania pełnego obrazu działania obwodu przetwarzania napięcia. Jednakże pomiar tej wartości nie jest taki oczywisty.
Na rysunku 1 zaprezentowano sugerowaną konfigurację tego rodzaju pomiaru na przykładzie typowej przetwornicy obniżającej napięcie (topologia buck). Mały kabel pomocniczy jest podłączony szeregowo wraz z cewką. Służy on do podłączenia sondy prądowej i pomiaru prądu induktora za pomocą np. oscyloskopu. Zaleca się dokonywanie pomiarów po stronie cewki indukcyjnej, gdzie napięcie jest stabilne. Większość topologii stabilizatorów impulsowych wykorzystuje cewkę w taki sposób, że napięcie z jednej strony jest przełączane między dwiema skrajnymi wartościami, ale pozostaje względnie stabilne z drugiej strony. W przypadku konwertera typu buck, pokazanego na rysunku 1 napięcie na węźle przełączającym, to znaczy po lewej stronie cewki indukcyjnej L, przełącza się między napięciem wejściowym a napięciem masy. Po prawej stronie induktora z kolei znajduje się napięcie wyjściowe, które zwykle jest względnie stałe.
Aby zmniejszyć zakłócenia wywołane sprzężeniem pojemnościowym (sprzężeniem pola elektrycznego), pętlę do pomiaru prądu należy umieścić po spokojnej stronie cewki indukcyjnej, jak pokazano na [/b]rysunku 1[/b].
Rysunek 2 prezentuje praktyczną konfigurację tego rodzaju pomiaru. Cewka jest lekko unoszona nad laminatem, a do jednego z pinów tego elementu, podniesionego nad padem na PCB lutujemy fragment przewodu, którego drugi koniec podłączamy do pola lutowniczego na SMD. Taką zmianę można wprowadzić samodzielnie bardzo łatwo. Rozlutowanie gorącym powietrzem jest sprawdzoną metodą odlutowania cewki. Wiele stacji lutowniczych posiada tego rodzaju lutownicę (na gorące powietrze) o regulowanej temperaturze. Przylutowany drucik posłuży nam za miejsce podłączenia sondy oscyloskopowej.
Sondy prądowe są oferowane przez niemalże wszystkich producentów oscyloskopów. Niestety są one zwykle dość drogie - dlatego ciągle pojawia się pytanie, czy prąd cewki indukcyjnej można również zmierzyć za pomocą dodania rezystora bocznikowego do układu. Jest to w zasadzie możliwe. Jednak ten sposób pomiaru ma tę wadę, że szum przełączania generowany w zasilaczu impulsowym, może łatwo wnikać w mierzony sygnał, gdy mierzymy go poprzez pomiar napięcia na rezystorze bocznikowym. Oznacza to, że - szczególnie w najbardziej interesujących elektroników punktach, gdy prąd cewki indukcyjnej zmienia kierunek – wyniki pomiaru nie będą realną reprezentacją zachowania prądu płynącego w cewce.
Rys.3. Oscylogram pokazujący prąd cewki w układzie (linia niebieska) i zachowanie cewki w stanie nasycenia (linia fioletowa).
rysunek 3 prezentuje oscylogram prądu, płynącego przez cewkę przetwornika impulsowego. Oscylogram zebrany został dokładnie tak, jak opisano powyżej. Za pomocą sondy prądowe zebrano sygnał z dolutowanego kabelka.
Linią niebieską pokazano typowy przebieg prądu na cewce przetwornika impulsowego. Z kolei fragment zaznaczony kolorem fioletowym, przedstawia przebieg w sytuacji, gdy rdzeń cewki zostaje wysycony z uwagi na zbyt wysoki prąd płynący przez uzwojenie lub dobór cewki o zbyt niskim prądzie nasycenia.
Jak widać, łatwo jest zidentyfikować niepoprawną pracę przetwornicy lub zły dobór elementów, dzięki wykorzystaniu sondy prądowej do pomiaru prądu płynącego przez uzwojenie cewki w przetwornicy impulsowej. Dzięki takiemu pomiarowi można dokładnie zaobserwować wszelkie anomalie, co np. w przypadku pomiaru z wykorzystaniem opornika bocznikowego nie byłoby możliwe.
Źródło: https://www.analog.com/en/analog-dialogue/raqs/raq-issue-170.html
Odpowiedź: Zasilacze impulsowe zwykle wykorzystują cewki indukcyjne do tymczasowego magazynowania energii w obwodzie. Przy ocenie tych zasilaczy często przydatny jest pomiar prądu cewki indukcyjnej w celu uzyskania pełnego obrazu działania obwodu przetwarzania napięcia. Jednakże pomiar tej wartości nie jest taki oczywisty.
Na rysunku 1 zaprezentowano sugerowaną konfigurację tego rodzaju pomiaru na przykładzie typowej przetwornicy obniżającej napięcie (topologia buck). Mały kabel pomocniczy jest podłączony szeregowo wraz z cewką. Służy on do podłączenia sondy prądowej i pomiaru prądu induktora za pomocą np. oscyloskopu. Zaleca się dokonywanie pomiarów po stronie cewki indukcyjnej, gdzie napięcie jest stabilne. Większość topologii stabilizatorów impulsowych wykorzystuje cewkę w taki sposób, że napięcie z jednej strony jest przełączane między dwiema skrajnymi wartościami, ale pozostaje względnie stabilne z drugiej strony. W przypadku konwertera typu buck, pokazanego na rysunku 1 napięcie na węźle przełączającym, to znaczy po lewej stronie cewki indukcyjnej L, przełącza się między napięciem wejściowym a napięciem masy. Po prawej stronie induktora z kolei znajduje się napięcie wyjściowe, które zwykle jest względnie stałe.
Aby zmniejszyć zakłócenia wywołane sprzężeniem pojemnościowym (sprzężeniem pola elektrycznego), pętlę do pomiaru prądu należy umieścić po spokojnej stronie cewki indukcyjnej, jak pokazano na [/b]rysunku 1[/b].
Rysunek 2 prezentuje praktyczną konfigurację tego rodzaju pomiaru. Cewka jest lekko unoszona nad laminatem, a do jednego z pinów tego elementu, podniesionego nad padem na PCB lutujemy fragment przewodu, którego drugi koniec podłączamy do pola lutowniczego na SMD. Taką zmianę można wprowadzić samodzielnie bardzo łatwo. Rozlutowanie gorącym powietrzem jest sprawdzoną metodą odlutowania cewki. Wiele stacji lutowniczych posiada tego rodzaju lutownicę (na gorące powietrze) o regulowanej temperaturze. Przylutowany drucik posłuży nam za miejsce podłączenia sondy oscyloskopowej.
Sondy prądowe są oferowane przez niemalże wszystkich producentów oscyloskopów. Niestety są one zwykle dość drogie - dlatego ciągle pojawia się pytanie, czy prąd cewki indukcyjnej można również zmierzyć za pomocą dodania rezystora bocznikowego do układu. Jest to w zasadzie możliwe. Jednak ten sposób pomiaru ma tę wadę, że szum przełączania generowany w zasilaczu impulsowym, może łatwo wnikać w mierzony sygnał, gdy mierzymy go poprzez pomiar napięcia na rezystorze bocznikowym. Oznacza to, że - szczególnie w najbardziej interesujących elektroników punktach, gdy prąd cewki indukcyjnej zmienia kierunek – wyniki pomiaru nie będą realną reprezentacją zachowania prądu płynącego w cewce.
Rys.3. Oscylogram pokazujący prąd cewki w układzie (linia niebieska) i zachowanie cewki w stanie nasycenia (linia fioletowa).
rysunek 3 prezentuje oscylogram prądu, płynącego przez cewkę przetwornika impulsowego. Oscylogram zebrany został dokładnie tak, jak opisano powyżej. Za pomocą sondy prądowe zebrano sygnał z dolutowanego kabelka.
Linią niebieską pokazano typowy przebieg prądu na cewce przetwornika impulsowego. Z kolei fragment zaznaczony kolorem fioletowym, przedstawia przebieg w sytuacji, gdy rdzeń cewki zostaje wysycony z uwagi na zbyt wysoki prąd płynący przez uzwojenie lub dobór cewki o zbyt niskim prądzie nasycenia.
Jak widać, łatwo jest zidentyfikować niepoprawną pracę przetwornicy lub zły dobór elementów, dzięki wykorzystaniu sondy prądowej do pomiaru prądu płynącego przez uzwojenie cewki w przetwornicy impulsowej. Dzięki takiemu pomiarowi można dokładnie zaobserwować wszelkie anomalie, co np. w przypadku pomiaru z wykorzystaniem opornika bocznikowego nie byłoby możliwe.
Źródło: https://www.analog.com/en/analog-dialogue/raqs/raq-issue-170.html
Fajne? Ranking DIY
