Verificar a eficiência de conversores CC-CC

O uso eficiente de energia é um elemento crucial em muitas aplicações. Normalmente, a eficiência precisa ser superior a 90% em um projeto de conversor. Medições de potência altamente precisas são necessárias para otimizar o conversor. Os projetistas precisam dessa funcionalidade para poder aprimorar a eficiência do conversor durante o processo de projeto e para desenvolver um projeto de conversor altamente eficiente e que possa ser lançado para a produção.

Sua tarefa

A eficiência normalmente é o elemento crucial dos conversores de potência. Isso é válido para os dispositivos de IoT que funcionam à bateria, para que possam aproveitar ao máximo a bateria, e também é valido para pequenos conversores CC-CC fornecidos por um trilho de CC. O aprimoramento da eficiência tem como resultado uma bateria menor. Isto é, o tamanho do conversor e o custo geral do sistema podem ser reduzidos. Isso faz com que seja muito vantajoso medir a eficiência de um conversor durante o processo de projeto. Para medir a eficiência do conversor, é necessário medir com alta precisão as potências de entrada e saída. Um projetista pode seguir um processo incremental para aumentar a eficiência do projeto. Esse processo incremental é composto por várias etapas, nas quais o projetista precisa avaliar o aprimoramento da eficiência após cada modificação feita no projeto. A avaliação do valor da eficiência é uma tarefa desafiadora, pois o aprimoramento da eficiência é a soma de diversas alterações relativamente pequenas feitas no projeto. Precisa ser possível detectar as pequenas alterações na medição de potência para poder oferecer suporte ao processo de aprimoramento da eficiência do conversor. É essencial ter o equipamento com a mais alta precisão para as medições de potência.

A solução da Rohde & Schwarz

As fontes e alimentação R&S®NGM202 e R&S®NGL202 são perfeitas para as pequenas e desafiadoras aplicações de conversor de potência. A arquitetura de dois quadrantes permite que elas funcionem tanto como emissoras quanto coletoras para fornecer o máximo em flexibilidade. O recurso de medição de releitura altamente preciso para tensões e correntes na entrada e na saída oferece ao projetista uma solução simples, que exige apenas um dispositivo para medir a eficiência. Não há necessidade de uma fonte de alimentação CC, de multímetros digitais adicionais e de uma carga eletrônica, pois as fontes de alimentação R&S®NGM202 e R&S®NGL202 têm tudo isso em um único instrumento.

A instalação de medição é composta pelo R&S®NGM202/R&S®NGL202 e pelo dispositivo em teste (DUT), ambos conectados aos dois canais. As conexões de sensoriamento remoto opcional aumentam a precisão em correntes mais altas

Configuração do dispositivo

O canal 1 é configurado para funcionar como um emissor de tensão que abastece o conversor com a tensão e a corrente exigidas. O segundo canal é configurado para operar como uma carga no modo de corrente constante para carregar o conversor com uma corrente operacional válida, de acordo com as especificações do conversor. A tensão e a corrente na entrada e na saída são medidas internamente e, portanto, as potências de entrada e saída podem ser calculadas e exibidas na tela.

Sequência de configuração do dispositivo

• Ative o canal 1 como emissor e o canal 2 como coletor
• Ajuste o nível de tensão do emissor de tensão e defina um nível razoável de proteção de sobretensão (20% acima da corrente de entrada máxima do dispositivo em teste)
• Defina a corrente de saída desejada para carregar adequadamente o dispositivo em teste. No caso dos conversores que fornecem um baixo nível de proteção de corrente sensível, o usuário também precisa definir a tensão de saída de forma inteligente para garantir que o dispositivo em teste não seja carregado pela capacitância interna da fonte de alimentação R&S®NGM202/R&S®NGL202 durante a fase de inicialização do conversor. Uma tensão levemente menor do que a tensão de saída do dispositivo em teste impedirá qualquer acionamento da detecção de sobrecorrente do dispositivo em teste. Um princípio básico é definir a tensão 10% abaixo da tensão de saída mínima do dispositivo em teste
• Ligue a saída para ativar os canais

Estudo de caso – As medições de eficiência em um conversor redutor CC-CC de 5 W

As medições de eficiência em diferentes condições de carga mostradas na tabela acima, indicam que o conversor já é otimizado para eficiência. Normalmente, as fichas técnicas de conversores CC-CC do fabricante mostram apenas as especificações para a fiação ideal. O R&S®NGM202/R&S®NGL202 permite que você determine a eficiência dos seus circuitos e layouts individuais. Esses valores podem ser bem diferentes dos especificados na ficha técnica.

Isso significa que, além de realizar o processo de otimização apresentado para aprimorar a eficiência, o projetista precisa executar diversas medições para validar a eficiência em todas as circunstâncias. É possível reduzir bastante esse esforço usando o recurso de controle remoto do R&S®NGM202/R&S®NGL202. Por exemplo, os traços de eficiência podem ser automaticamente criados com um script externo e um componente de software. Essa abordagem automatizada ajuda o projetista a economizar tempo e também previne erros humanos que ocorrem com frequência em um processo realizado manualmente

Resumo

A solução de fonte de alimentação R&S®NGM202/R&S®NGL202 oferece aos projetistas recursos e desempenho excelentes para medir, avaliar e otimizar a eficiência do conversor CC-CC com apenas um instrumento. Esse recurso de medição aprimorado os ajudará a desenvolver um projeto de produto altamente eficiente. Ele também pode reduzir o tempo e o esforço durante o ciclo de desenvolvimento.