Debug sicuro di alimentatori integrati

Gli alimentatori integrati combinano componenti degli alimentatori tradizionali con sensori multipli, logica di elaborazione e controllo, oltre che interfacce di comunicazione digitale. Le apparecchiature per il debug richiedono canali di ingresso isolati per la misura delle tensioni pericolose. I canali digitali aggiuntivi supportano l'analisi dei segnali digitali mentre, al tempo stesso, le funzioni di trigger e decodifica sono essenziali per il monitoraggio correlato nel tempo di interfacce di comunicazione basate su vari protocolli.

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Attività da eseguire

Valutare il funzionamento di un alimentatore CA/CC integrato realizzato a partire da due convertitori programmabili. Quando l'alimentatore è acceso, monitorare i segnali di ingresso e uscita dei convertitori correlati temporalmente in funzione dei comandi inviati tramite l'interfaccia di programmazione e controllo mediante il suo protocollo.

Soluzione di misura e collaudo

L'oscilloscopio digitale palmare R&S®Scope Rider combina i vantaggi di un oscilloscopio palmare a isolamento con la funzionalità precedentemente disponibili esclusivamente nei moderni oscilloscopi da laboratorio.

Ogni canale di ingresso isolato galvanicamente ha una larghezza di banda fino a 500 MHz con la possibilità di eseguire misure in ambienti che richiedono una classe si sicurezza fino a CAT IV 600 V/CAT III 1000 V.

R&S®Scope Rider è dotato, inoltre, di funzione di analizzatore logico e analizzatore di protocolli grazie a otto canali digitali (MSO) e varie opzioni trigger e di decodifica (ad es. I2C o UART).

L'elevata frequenza di campionamento max. di 5 G campione/s consente di analizzare dettagli del segnale come le transizioni veloci ad alta risoluzione. L'elevata velocità di aggiornamento di 50.000 forme d'onda/s intercetta rapidamente eventi di emissione di segnale rari. Il funzionamento capacitivo basato su schermo tattile supporta l'uso intuitivo dello strumento.

Applicazione

Alimentatori integrati

La richiesta di alimentatori più efficienti sta aumentando. L'aumento della domanda di alimentatori integrati deriva dalla maggiore diffusione delle applicazioni mobili, in cui la riduzione dei consumo della batteria è un aspetto fondamentale, e dalla crescita delle applicazioni industriali ad alta potenza e di archiviazione dati, in cui è necessario far fronte a rapide variazioni di potenza assorbita, oltre che garantire un'affidabilità estremamente elevata.

Gli alimentatori integrati includono i tradizionali convertitori CA/CC o CC/CC, oltre a componenti di monitoraggio, elaborazione e comunicazione digitali. Il sistema principale può comunicare con l'alimentatore integrato per configurare e adattare i parametri o per monitorare le caratteristiche critiche come la temperatura o lo stato di sovraccarico.

Una popolare bus di interfaccia di comunicazione per alimentatori integrati è il PMBus, basato sul livello fisco dell'interfaccia di comunicazione a due fili I2C.

Valutazione di un alimentatore CA/CC integrato

Nell'esempio che segue, due moduli convertitori ad alte prestazioni da 500 W CA/CC vengono combinati in un unico alimentatore. Entrambi i moduli sono dotati di sistemi di controllo digitali indipendenti con il protocollo PMBus sul bus I2C standard come interfaccia di comunicazione. Poiché entrambi i moduli sono dotati di un proprio indirizzo I2C, è possibile inviare comandi PMBus dedicati ad ognuno dei moduli. Ciò consente la configurazione remota dei moduli del convertitore tra cui tensioni in ingresso e in uscita, condivisione della corrente o potenza massima in uscita. È possibile, inoltre, il monitoraggio dettagliato dell'alimentatore complessivo.

In una prima fase di valutazione viene analizzato il comportamento dell'alimentatore in accensione. L'alimentatore è acceso mediante il valore di dati I2C 80 h. Per la valutazione è necessario monitorare l'ingresso del convertitore a 230 V CA, due linee in uscita a +5,0 V e +12,0 V nonché una spia di accensione, con correlazione temporale con il comando di programmazione I2C

Configurazione della misura con l'oscilloscopio R&S®Scope Rider

Per effettuare la misura descritta, i canali in ingresso dell'oscilloscopio R&S®Scope Rider sono connessi alle linee di ingresso e di uscita dell'alimentatore e alla spia di accensione. I canali isolati dell'oscilloscopio R&S®Scope Rider sono importanti per proteggere l'utente da pericolose tensioni di rete quando si effettua la misura sul lato primario dei convertitori CA/CC. Due canali digitali dell'opzione MSO di R&S®Scope Rider sono collegati all'orologio I2C e ai segnali dati (I2C_SCL e I2C_SDA) e configurati.

La decodifica del protocollo I2C viene poi configurata per i due canali digitali

Per la misura reale viene selezionato l'evento trigger “Start” (Avvio) per il messaggio I2C. Armato con la modalità di trigger “Single” (Singolo), l'oscilloscopio R&S®Scope Rider risponde al comando I2C dato dall'utente e acquisisce la sequenza di avvio dell'alimentatore, come mostrato nelle seguenti schermate.

Le schermate mostrano la rampa delle due tensioni in uscita e la spia di accensione, che indica che l'alimentatore è pronto per il funzionamento. Ulteriori caratteristiche, come il ritardo temporale delle singole rampe in uscita rispetto al comando I2C, possono essere verificate dai cursori o con misure automatizzate.

Riassunto

L'oscilloscopio palmare digitale R&S®Scope Rider offre prestazioni di classe superiore e rispetta gli standard di sicurezza più stringenti. Offre anche funzionalità da strumento di laboratorio come le opzioni MSO, trigger e decodifica di protocolli.

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Rampa di salita di un convertitore CA/CC integrato, programmato dal comando PMBus/I2C (C1: ingresso di 230 V CA; C2: uscita di 12 V CC; C3: uscita di 5 V CC; C4: alimentazione corretta; D1: I2C_SCL; D0: I2C_SDA; B: decodifica bus I2C).