Vérification de l'efficacité d'un convertisseur DC-DC

L'utilisation efficace de l'énergie est un facteur primordial au sein de nombreuses applications. Des efficacités supérieures à 90 % sont souvent nécessaires au sein de la conception d'un convertisseur. Et des mesures de puissance très précises sont nécessaires pour optimiser le convertisseur. Les concepteurs ont besoin de cela afin de pouvoir améliorer l'efficacité du convertisseur au cours du processus de conception, afin de développer un convertisseur très efficace qui puisse être dédié à la production.

Votre tâche

L'efficacité est souvent un facteur primordial dans les convertisseurs de puissance. Cela est vrai pour les appareils IoT fonctionnant sur batterie afin de tirer le meilleur parti de la batterie, et c'est également le cas pour les petits convertisseurs DC / DC alimentés par un rail DC. Une efficacité améliorée engendre une batterie plus petite, ce qui signifie que la taille du convertisseur et le coût global du système peuvent être réduits. Il est donc très avantageux de mesurer l'efficacité d'un convertisseur au cours du processus de conception. Afin de mesurer l'efficacité d'un convertisseur, il est nécessaire de mesurer les puissances d'entrée et de sortie avec une précision très élevée. Un concepteur peut suivre un processus incrémental afin d'augmenter l'efficacité de la conception. Ce processus incrémental se compose de plusieurs petites étapes où le concepteur doit évaluer l'amélioration de l'efficacité après chaque modification. L'évaluation de la valeur de l'efficacité est une tâche compliquée car l'amélioration de l'efficacité correspond à la somme de plusieurs changements relativement infimes au sein de la conception. Il doit être possible de détecter des petits changements dans la mesure de puissance, afin de prendre en charge le processus d'amélioration de l'efficacité du convertisseur. Il est essentiel d'avoir un équipement doté d'une précision la plus élevée possible pour les mesures de puissance.

Solution Rohde & Schwarz

Les alimentations R&S®NGM202 et R&S®NGL202 sont parfaites pour les applications complexes avec de petits convertisseurs de puissance. Leur architecture deux quadrants leur permet de fonctionner à la fois en tant que source et charge afin de fournie une flexibilité accrue. La capacité de mesure très précise en relecture pour les tensions et les courants en entrée et en sortie propose au concepteur une solution très simple, où un seul appareil est nécessaire pour mesurer l'efficacité. Il n'y a pas besoin d'alimentation DC, de multimètres numériques ou de charge électronique supplémentaires car les alimentations R&S®NGM202 et R&S®NGL202 fournissent tout ça en un seul instrument.

La configuration de mesure se compose d'une R&S®NGM202 / R&S®NGL202 et d'un dispositif sous test (DUT) connecté aux deux voies. Les connexions de télédétection optionnelles améliorent la précision à courants élevés

Configuration du dispositif

La voie 1 est configurée pour fonctionner comme une source de tension constante qui alimente le convertisseur avec la tension et le courant requis. La seconde voie est configurée pour fonctionner comme une charge en mode courant constant pour charger le convertisseur avec un courant opérationnel valide basé sur les spécifications du convertisseur. La tension et le courant en entrée et en sortie sont mesurés en interne, donc les puissances en entrée et en sortie peuvent être calculées et affichées à l'écran.

Séquence de configuration de l'appareil

• Activez la voie 1 en tant que source et la voie 2 en tant que charge
• Ajustez le niveau de tension de la source de tension et réglez un niveau de protection en surintensité raisonnable (20 % au dessus du courant d'entrée maximal du dispositif sous test)
• Réglez le courant de sortie souhaité pour charger le dispositif sous test de manière adaptée. Dans le cas de convertisseurs qui fournissent un faible niveau de protection en courant qui est sensible, l'utilisateur devra également régler la tension de sortie judicieusement afin de s'assurer que le dispositif sous test ne soit pas chargé par une capacité interne de l'alimentation R&S®NGM202 / R&S®NGL202 au cours de la phase de démarrage du convertisseur. Une tension légèrement inférieure à la tension de sortie du dispositif sous test évitera tout déclenchement de la détection de surintensité du dispositif sous test. La règle de base est de régler la tension 10 % en dessous de la tension de sortie minimale du dispositif sous test
• Activez la sortie pour activer les voies

Cas d'étude – mesures d'efficacité sur un convertisseur abaisseur DC / DC 5 W

Les mesures d'efficacité à différentes conditions de charge qui sont illustrées dans le tableau ci-dessous, indiquent que le convertisseur est déjà optimisé en termes d'efficacité. Les fiches techniques des fabricants de convertisseurs DC / DC ne présentent généralement que les spécifications pour un câblage idéal. Les R&S®NGM202 / R&S®NGL202 vous laissent déterminer l'efficacité de vos circuits et modèles individuels. Ces valeurs peuvent largement dévier des valeurs spécifiées dans la fiche technique.

Cela signifie qu'en plus de passer par le processus d'optimisation évoqué précédemment dans le but d'améliorer l'efficacité, le concepteur doit réaliser plusieurs mesures pour valider l'efficacité dans toutes les circonstances. Cette contrainte peut être considérablement réduite en utilisant la fonctionnalité de contrôle à distance des R&S®NGM202 / R&S®NGL202. Par exemple, les traces d'efficacité peuvent être créées automatiquement avec un script externe et un logiciel. Cette approche automatisée fait gagner du temps au concepteur et évite également les erreurs humaines qui se produisent souvent au cours d'un processus réalisé manuellement

Conclusion

Les alimentations R&S®NGM202 / R&S®NGL202 proposent aux concepteurs des fonctionnalités et une performance exceptionnelles pour mesurer, évaluer et optimiser l'efficacité des convertisseurs DC / DC avec un seul instrument. Cette capacité de mesure avancée les aidera à développer un produit très efficace. Elle peut également réduire les délais et les contraintes au cours du cycle de développement.