Os conversores LLC ressonantes atingem níveis muito altos de eficiência devido à ligação suave. No entanto, durante a fase de ligação, esse tipo de conversor pode se comportar de outra maneira até que o controlador atinja um estado estável. Medir a corrente de partida e o tempo de ligação garante que esses parâmetros estejam dentro dos padrões e em conformidade com a ficha técnica.
Verificar o comportamento do conversor de potência em diversas condições, como alterações de carga e ligação, é uma tarefa importante para garantir a confiabilidade da operação na aplicação real. Entre os parâmetros fundamentais estão correntes de partida e o tempo de ligação. Se a corrente de partida ultrapassar determinados níveis, os fusíveis da rede da instalação elétrica poderão explodir. Em geral, o tempo de ligação é uma especificação importante para um conversor CC/CC.
A duração de uma ligação normal de um conversor de potência pode ser bastante longa, geralmente de várias centenas de milésimos de segundo. É necessário um osciloscópio com memória profunda para capturar um intervalo longo como esse e, ainda assim, ter uma resolução de tempo suficiente para ver os detalhes do comportamento de ligação. Os osciloscópios R&S®RTM3000, R&S®RTA4000, R&S®RTE1000 e R&S®RTO2000 oferecem uma memória de aquisição de até 200 mega-amostras ou 1 giga-amostra. Combinados com a funcionalidade de zoom flexível e com recursos de medição automática, eles são uma excelente escolha para essas aplicações. Embora as frequências de ligação de um conversor LLC ressonante estejam na faixa de apenas 100 kHz, os rápidos tempos de subida e descida dos comutadores exigem uma alta largura de banda de medição. As sondas diferenciais de alta tensão, como as sondas R&S®RT-ZHD, oferecem larguras de banda de até 200 MHz, o que as torna ideais para esse tipo de aplicação. Além disso, elas oferecem um intervalo de compensação de desvio de CC particularmente alto e independente do osciloscópio, sendo úteis também para medições da tensão de oscilação da ligação CC.
O conversor LLC ressonante consiste no estágio de Correção do Fator de Potência (PFC) e no próprio conversor LLC
Uma fonte de alimentação CC de 230 V a 24 V comercialmente disponível para aplicações industriais é usada como dispositivo em teste. O conversor LLC ressonante consiste no estágio de Correção do Fator de Potência (PFC) e no próprio conversor LLC (veja a figura abaixo).
A medição é realizada com um osciloscópio R&S®RTO2000. Os resultados podem ser vistos na figura abaixo. Duas sondas diferenciais de alta tensão R&S®RT-ZHD16 são usadas para medir VGS e VDS visíveis em Q1 (amarelo e verde). A corrente de partida é medida com uma sonda de corrente R&S®RT-ZC20B, e a tensão de saída é medida com uma sonda passiva R&S®RT-ZP10 (laranja e azul). Uma carga eletrônica regula a potência de saída entregue. Uma medição de frequência em comparação ao tempo de VGS é exibida em roxo.
A longa extensão do registro permite a avaliação simultânea do comportamento de inicialização, bem como a transição para o modo de condução contínua. Durante a fase de inicialização (2), o driver da porta é iniciado em frequências mais altas (exibido em roxo com a função de monitoramento) para regular o ganho do conversor LLC. No entanto, o controlador do driver da porta insere falhas, que são indicadas por uma frequência de comutação próxima de zero. A corrente de partida (laranja) é controlada pelo circuito de PFC, enquanto a tensão de saída sobe para 24 V (azul) nesta fase (4). Um estado estável é atingido após a fase de inicialização. A frequência de inicialização e o design do ciclo de controle influenciam o tempo necessário para se atingir um estado estável.
No modo contínuo (3), que é atingido aproximadamente depois de 110 milésimos de segundo, a frequência do circuito de comutação do totem (meia-ponte, ou half-bridge) mostra uma modulação de 100 Hz. Isso indica a presença de variações do retificador principal no dispositivo em teste. Durante o consumo de carga do tanque do capacitor na meia onda senoidal decrescente, uma tensão menor é oferecida para o conversor LLC ressonante. Sendo assim, a frequência de comutação precisa ser ajustada para variar o ganho do circuito, a fim de entregar uma tensão CC constante na saída do dispositivo em teste.
A análise do comportamento de inicialização dos conversores de potência requer osciloscópios com memória profunda para poder capturar as fases relativamente longas de inicialização e as soluções de sondagem para medições seguras em altas tensões. A largura de banda da medição é importante, uma vez que os tempos de ligação costumam ser muito curtos. O ponto de sondagem do comutador lateral alto para VGS é afetado pelo modo comum. As sondas diferenciais de alta tensão precisam suprimir esse efeito por meio de uma Razão de Rejeição de Modo Comum (CMRR) adequada. As funções de medição automatizada combinadas com a funcionalidade de monitoramento facilitam a análise de eventos únicos (como ligação) e revelam variações de “longo prazo”, como a variação interna de 100 Hz.
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