전원공급장치 소프트 스타트 분석

목표

최신 스위칭 모드 전원공급장치는 전력 드라이버 섹션의 스트레스를 제한하고 전원공급장치가 정상 상태에 들어갈 경우 오버슈트를 방지하는 소프트 스타트 기능을 제공합니다. SMPS(Switching Mode Power Supply, 스위칭 모드 전원공급장치) 컨버터가 뒤따라 오는 배터리 애플리케이션에서는 소프트 스타트가 입력 전류를 제한하지 않을 경우 배터리 사용 시간이 감소될 수 있습니다. 소프트 스타트 기능은 일반적으로 컨트롤러 집적 회로에서 제공되며 여러 외부 구성요소로 구성될 수 있습니다. 요즘에는 디지털 제어 회로를 기반으로 하는 보다 혁신적인 전원공급장치 설계를 적용하며 사용자가 소프트 스타트 기능을 개발해야 합니다. 따라서 소프트 스타트 검증이 설계자에게 중요한 요소가 되었습니다.

로데슈바르즈 솔루션

R&S®RTM3000 및 R&S®RTA4000 Oscilloscope는 전원공급장치 가동 시에 측정된 듀티 사이클 정보를 추적하는 PWM 추적 분석 기능을 제공합니다. 설계자는 주기별로 스위치 기기의 제어 신호에 대한 자세한 정보를 얻을 수 있습니다.. 이 추적 기능을 사용하면 소프트 스타트 알고리즘을 구현 및 검증하기 위해 전력 증폭단을 연결할 필요가 없습니다. 따라서 전력 증폭단 설계와 관계없이 소프트웨어 섹션을 매우 쉽게 개발하고 실제적으로 테스트할 수 있습니다.. 또한 PWM 신호를 추적하면 사용자가 전력 증폭단을 연결하기 전에 구현된 소프트 스타트 알고리즘을 더 신뢰할 수 있게 됩니다. 이 접근 방식은 전력 증폭단 구성요소의 과도한 스트레스를 방지하는 데 도움이 될 수 있습니다.

측정 셋업

소프트 스타트 측정을 셋업하는 데 필요한 모든 것은 전원공급장치의 스위칭 요소의 전압 프로브입니다. 단순한 벅 컨버터 설계에서는 스위칭 요소의 게이트를 선택하는 것을 더 선호합니다.

장치 셋업
프로브를 테스트 회로에 연결한 후 다음 지침에 따라 측정을 시작할 수 있습니다.

• 트리거 모드를 정상 모드로 설정하고 단일 트리거 획득을 활성화합니다.
• 획득 시간을 충분한 값으로 설정합니다.
• 가로 눈금을 충분한 값으로 설정합니다.
• 트리거 레벨을 충분한 레벨로 설정합니다.
• 연산 메뉴에서 PWM 제어 신호를 사용하는 “펄스 폭 추적”을 활성화합니다.
• 출력 전압을 측정하도록 채널 2를 구성합니다. 이는 레퍼런스 신호일 뿐입니다.
• 입력 전압을 켜서 전원공급장치를 시작합니다.

측정 결과
채널 1이 연결된 PWM 제어 신호를 표시합니다. 연산 채널이 제어 신호의 듀티 사이클을 표시합니다. 채널 2는 컨버터의 출력 전압을 표시하며 출력 전압을 연산 신호와 비교하기 위한 목적으로만 측정됩니다.
출력 전압 곡선의 상승 시간이 추적 그래프의 타이밍에 매우 가깝다는 것을 뚜렷이 알 수 있습니다.
그러나 이 추적 측정의 큰 장점은 스위치 켜기/끄기 주기마다 듀티 사이클이 추적 곡선으로 표시된다는 것입니다. 컨트롤러의 소프트 스타트 알고리즘은 듀티 사이클 그래프의 상승 시간을 제한합니다. 출력 전류는 듀티 사이클 그래프를 따라갑니다. 그러나 직접 출력 전압 측정과 달리 사용자가 생성되었지만 오류가 있는 단일 듀티 사이클을 손쉽게 파악할 수 있습니다. 출력 전압 그래프에서는 출력 필터가 짧은 이벤트를 억제하므로 기울기의 스파이크를 파악하기가 어려울 수 있습니다.

요약

R&S®RTM3000 및 R&S®RTA4000 Oscilloscope의 추적 기능은 설계자가 시동 프로세스 도중 전원공급장치 컨버터의 소프트 스타트를 검증할 수 있는 유용한 기능입니다. 이 기능은 각 주기의 PWM 신호에 대한 자세한 정보를 제공하므로 스파이크나 기타 이상 상태를 쉽게 파악할 수 있습니다. 소프트 스타트 기능이 디지털 설계를 기반으로 할 경우 추적 기능은 설계자가 전력 증폭단을 개발하기 전에 설계 프로세스를 진행할 때 도움이 될 수 있습니다. 성숙한 알고리즘은 전원 증폭단 요소의 손상도 방지합니다.

추적 기능은 다른 전력 전자 애플리케이션에서 시간이 지남에 따라 변화하는 PWM 변조 신호를 표시할 수 있는 탁월한 기능입니다.