Pomiar rozpoczyna się po zaznaczeniu pola „SOA”. Na górnym ekranie jest wyświetlany przebieg napięcia i prądu w funkcji czasu, zaś na dolnym obszar pracy, czyli wykres prądu w funkcji napięcia. Jeśli zostanie włączony przycisk SOA Test, na wykres dolny zostaje nałożony zdefiniowany obszar bezpieczny, a każde jego przekroczenie będzie sygnalizowane kolorem czerwonym. Na wykresie czasowym również widoczne są punkty przekraczające obszar bezpiecznej pracy (rys. 21). Dysponując takimi pomiarami konstruktorowi niewątpliwie łatwiej będzie podjąć odpowiednie kroki w celu zagwarantowania poprawnej pracy przetwornicy. Pomiar SOA nie jest jednak stosowany wyłącznie przy projektowaniu przetwornic impulsowych. Można być też przydatny np. w akustyce, przy pomiarach końcówek mocy itp. Zasada pomiaru polega na określaniu napięcia występującego bezpośrednio na nóżkach tranzystora kluczującego lub tranzystora mocy. Do przeprowadzenia tego pomiaru niezbędna jest więc różnicowa sonda napięciowa.
Rys. 21. Wyniki pomiaru „SOA”
Pomiar „Modulation”
Nazwa kolejnego pomiaru jest nieco myląca, w każdym razie jest na tyle dwuznaczna, że przy pierwszym kontakcie z programem „Ultra Power Analyzer” użytkownik może nie wiedzieć o co chodzi. Analizując poprzednie pomiary przekonaliśmy się, że duża ich część dotyczyła impulsowych przetwornic napięciowych. Nadal pozostajemy w tej tematyce. Tym razem chodzi o analizę pracy pętli sprzężenia zwrotnego stosowaną w zasilaczach impulsowych. Mierzona będzie modulacja wypełnienia przebiegu prostokątnego występującego między końcówkami dren i źródło tranzystora kluczującego. Schemat połączeń jest taki sam, jak na rys. 16. Kanał prądowy nie bierze bezpośredniego udziału w pomiarze, ale może być użyty do monitorowania prądu.
Pomiar rozpoczyna się po wejściu na zakładkę „Modulation” i zaznaczeniu pola „Modulation”. Na ekranie zostanie wyświetlony przebieg napięcia dren-źródło o kształcie zbliżonym do prostokątnego. Program oblicza 6 jego parametrów:
- częstotliwość,
- okres,
- współczynnik wypełnienia liczony od zbocza narastającego,
- współczynnik wypełnienia liczony od zbocza opadającego,
- szerokość impulsu zaczynającego się od zbocza narastającego,
- szerokość impulsu zaczynającego się od zbocza opadającego.
Użytkownik może określić napięciowy poziom odniesienia. Wszystkie zależności czasowe są odnoszone do momentów, w których przebieg napięciowy przechodzi przez ten poziom. Na zakładce pomiaru „Modulation” jest jeszcze opcja „Slope”, służąca teoretycznie do wyboru zbocza, od którego mierzone są zależności czasowe. W testowanej wersji programu opcja ta jednak nie działała. Przykładowy wynik pomiaru „Modulation” przedstawiono na rys. 22.
Rys. 22. Przykładowe wyniki pomiaru „Modulation”
„Output Analysis”
Ostatni z zaimplementowanych w programie „Ultra Power Analyzer” pomiarów jest przeznaczony do badania tętnień i szumów na wyjściu zasilaczy i przetwornic. Do pomiaru wykorzystywany jest tyko jeden kanał z sondą napięciową, którą należy dołączyć bezpośrednio do wyjścia zasilacza. Szumy i tętnienia to sygnały o małych amplitudach rzędu miliwoltów, a nawet mikrowoltów, na tle dużej składowej stałej, równej napięciu wyjściowemu zasilacza. Z tego względu należy ustawić sprzężenie typu AC w kanale pomiarowym. Zalecane jest także włączenie ogranicznika pasma. Pomiar jest uruchamiany po zaznaczeniu pola „Output Analysis” na zakładce o tej samej nazwie. Czułość oscyloskopu powinna być dobrana w zależności od poziomu szumów lub tętnień. Będą to zwykle najniższe zakresy pomiarowe, np. 20 mV/dz. W górnym oknie wykresu jest widoczny badany przebieg (szumy/tętnienia), natomiast w dolnym oknie umieszczana jest analiza widmowa obliczona funkcją FFT. Ponadto program oblicza napięcie międzyszczytowe, maksymalne i minimalne. Uzupełnieniem tych danych jest częstotliwość najwyższego prążka zlokalizowanego w widmie. Przykładowe wyniki pomiaru „Output Analysis” przedstawiono na rys. 23.
Rys. 23. Przykładowe wyniki pomiaru „Output Analysis”
Tak uzyskane informacje umożliwiają szybką ocenę pracy zasilacza, pomagają zlokalizować ewentualne anomalie i podjąć odpowiednie decyzje w celu ich likwidacji.
Inne informacje wyświetlane w oknie programu „Ultra Power Analyzer”
Przy opisie poszczególnych funkcji pomiarowych programu „Ultra Power Analyzer” nie wspomniano nic o niektórych informacjach wyświetlanych obok oscylogramu. Są to odczytane z oscyloskopu nastawy obu kanałów pomiarowych, a także podstawa czasu i przesunięcie punktu wyzwalania. Nie ma jednak możliwości ingerencji w te parametry od strony programu, są one zmieniane tylko w samym oscyloskopie. Można natomiast wybierać źródło danych poddawanych analizie. Zaznaczając opcję „Screen” użytkownik decyduje, że do obliczeń będą brane tylko te dane, które są wykorzystywane do rysowania wykresu czasowego. W tym przypadku jest to 1400 punktów. Analiza jest poszerzana do dostępnego w oscyloskopie rekordu po wybraniu opcji „Memory”. W tym przypadku użytkownik może decydować także o wielkości rekordu, co odpowiada opcji Acquire->MemDepth->wybór_długości_rekordu. Zwiększając rekord należy oczywiście liczyć się z wydłużaniem czasu przesyłania danych z oscyloskopu do komputera.
Jak mogliśmy się przekonać, program „Ultra Power Analyzer” stanowi atrakcyjne rozszerzenie możliwości pomiarowych oscyloskopów Rigola. Tego typu aplikacje wymagają pewnych minimalnych parametrów sprzętu, ale próby wykazały że, już na oscyloskopach rodziny DS2000 zaawansowane pomiary i analiza mocy są możliwe.
Jarosław Doliński
