Débogage sécurisé des alimentations embarquées

Les alimentations intégrées combinent des composants d'alimentation classiques avec des sondes et une logique de traitement et de contrôle, ainsi qu'avec des interfaces de communication numériques. L'équipement de test destiné à leur débogage nécessite des canaux d'entrée isolés, afin de mesurer des tensions dangereuses. Des voies numériques supplémentaires prennent en charge l'analyse des signaux numériques. Parallèlement, des capacités de déclenchement et de décodage sont essentielles à une surveillance corrélée dans le temps des interfaces de communication série reposant sur des protocoles.

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Votre tâche

Vous évaluez le fonctionnement d'une alimentation AC / DC intégrée, élaborée à partir de deux convertisseurs programmables. Vous surveillez des signaux d'entrée et de sortie des convertisseurs corrélés dans le temps avec l'interface de contrôle et de programmation fondée sur des protocoles, et ce alors que l'alimentation est sous tension.

Solution T&M

L'oscilloscope numérique à main R&S®Scope Rider combine les avantages d'un oscilloscope portable isolé, à une fonctionnalité jusqu'alors réservée aux modèles de laboratoire modernes.

Chaque voie d'entrée à isolation galvanique propose une largeur de bande pouvant atteindre 500 MHz avec des mesures possibles dans des environnements jusqu'aux catégories CAT IV 600 V / CAT III 1000 V.

Le R&S®Scope Rider dispose également des capacités d'un analyseur logique et d'un analyseur de protocole, grâce à huit voies numériques (MSO) et à des options de déclenchement et de décodage de protocole variées (par exemple, I2C ou UART).

Le taux d'échantillonnage élevé (jusqu'à 5 Géchantillons/s) vous permet d'analyser les détails d'un signal tels que les transitions rapides, et ce en haute résolution. Le taux d'actualisation élevé (50 000 formes d'ondes/s) capte rapidement les événements de signal rares. Le fonctionnement par écran tactile capacitif permet une utilisation intuitive de l'instrument.

Application

Alimentations intégrées

La demande d'alimentations plus efficaces ne cesse de s'accroître. Et cette tendance est motivée par des applications mobiles pour lesquelles économiser la batterie est une préoccupation majeure, par des applications industrielles haute puissance dans lesquelles tout changement des exigences d'alimentation doit être géré rapidement, et par des applications de stockage de données pour lesquelles une fiabilité élevée doit être garantie.

Les alimentations intégrées embarquent des convertisseurs DC / DC ou AC / DC classiques, ainsi que des composants numériques de surveillance, de traitement et de communication. Le système principal peut communiquer avec l'alimentation intégrée, afin de mettre en place et d'ajuster des paramètres, ou de surveiller des caractéristiques critiques, telles que la température ou un état de surcharge.

Le protocole PMBus compte parmi les interfaces de communication les plus répandues. Il repose sur la couche physique de l'interface de communication à deux fils I2C (Inter Integrated Circuit).

Évaluation d'une alimentation AC / DC intégrée

Dans l'exemple qui suit, deux modules convertisseurs AC / DC 500 W sont combinés dans une même alimentation. Les deux modules disposent chacun, pour interface de communication, de systèmes de contrôle numériques indépendants utilisant le protocole PMBus, lui-même reposant sur le bus standard I2C. Sachant que chacun des deux modules dispose d'une adresse I2C propre, il est possible de leur envoyer des commandes PMBus dédiées. Une configuration à distance des modules convertisseurs devient ainsi possible, notamment de leurs tensions d'entrée et de sortie, du partage du courant et de la puissance de sortie maximale. Une surveillance détaillée de l'ensemble de l'unité d'alimentation est également possible.

Première mesure d'évaluation : l'analyse du comportement de l'alimentation à la mise sous tension. L'alimentation est mise sous tension via la valeur de données I2C 80 h. À des fins d'évaluation, il faut surveiller, en corrélation temporelle avec la commande de programmation I2C, l'entrée du convertisseur à 230 VAC, deux lignes de sortie à +5,0 V et +12,0 V, ainsi que le signal de puissance appropriée, ou signal Power Good (PG)

Configuration de mesure avec le R&S®Scope Rider

Pour la mesure qui nous intéresse, les voies d'entrée du R&S®Scope Rider sont connectées aux lignes d'entrée et de sortie de l'alimentation, ainsi qu'au signal PG. L'isolation des voies du R&S®Scope Rider constitue un critère important pour protéger l'utilisateur de la tension dangereuse du secteur lors de mesures de convertisseurs AC / DC du côté primaire. Deux voies numériques de l'option MSO du R&S®Scope Rider sont connectées aux signaux d'horloge et de données I2C (I2C_SCL et I2C_SDA), et configurées.

Le décodage du protocole I2C est alors mis en place sur les deux voies numériques

Pour la mesure proprement dite, l'événement déclencheur "“Start” est sélectionné pour le message I2C. Armé en mode de déclenchement “Single”, le R&S®Scope Rider réagit à la commande I2C émise par l'utilisateur, et acquiert la séquence de démarrage de l'alimentation, comme illustré sur les captures d'écran ci-dessous.

Les captures d'écran présentent la rampe des deux tensions de sortie, ainsi que le signal PG, indiquant que l'alimentation est prête à fonctionner. D'autres caractéristiques, telles que le délai de chaque rampe de sortie par rapport à la commande I2C, peuvent être vérifiées au moyen des curseurs ou via des mesures automatisées.

Conclusion

L'oscilloscope numérique portable R&S®Scope Rider affiche des performances supérieures aux normes de sécurité les plus strictes, combinées à des fonctions d'instrument de laboratoire, telles que des options de déclenchement et de décodage de protocole et MSO.

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L'élévation de la rampe d'un convertisseur AC / DC intégré, programmé par commandes PMBus / I2C (C1 : entrée 230 V AC; C2 : sortie 12 V DC; C3 : sortie 5 V DC; C4 : bonne puissance; décodage de bus D1: I2C_SCL; D0: I2C_SDA; B: I2C).