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 input isolati per la misura delle tensioni pericolose. 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 al tempo di interfacce di comunicazione basate su protocollo.

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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 input e output dei convertitori correlati in funzione del tempo all'interfaccia di programmazione e controllo basata su protocollo.

Soluzioni strumenti di misura

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

Ogni canale di ingresso a isolamento galvanico fornisce un'ampiezza di banda fino a 500 MHz con la possibilità di eseguire misure in ambienti 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. Spinta dalle applicazioni mobili, in cui il risparmio di carica della batteria è una questione importante, e dalle applicazioni industriali o di archiviazione dati ad alta potenza, in cui è necessario soddisfare rapidamente requisiti di potenza che cambiano o garantire una risposta all'esigenza di elevata affidabilità.

Gli alimentatori integrati includono 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 caratteristiche critiche come la temperatura o lo stato di sovraccarico.

Una popolare interfaccia di comunicazione per alimentatori integrati è il PMBus, basato sul physical layer 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 in funzione del tempo al comando di programmazione I2C

Configurazione della misura con R&S®Scope Rider

Per la misura discussa, i canali in ingresso di R&S®Scope Rider sono connessi alle linee di ingresso e di uscita dell'alimentatore e le linee e alla spia di accensione. I canali a isolamento di 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 dei 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 di una modalità trigger “Single” (Singolo), l'R&S®Scope Rider risponde al comando I2C dato dall'utente e acquisisce la sequenza di avvio dell'alimentatore, come mostrato negli screenshot di seguito.

Gli screenshot 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 è dotato di prestazioni superiori agli standard di sicurezza più elevati, combinate a funzionalità da strumento di laboratorio come le opzioni MSO, trigger di protocolli e decodifica.

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