Power Rail metingen

HF-technologie ook hier van toepassing

Het rendement van schakelende voedingen is veel hoger dan dat van lineaire voedingen. Uit energieoogpunt is dat natuurlijk alleen maar gunstig. Daar staat echter tegenover dat een schakelende voeding complexer is, meer stoorsignalen oplevert en daardoor lastiger is om te ontwikkelen. Ook geldt dit voor het meten aan dit soort voedingen. Zeker om de kleinste stoorsignalen zichtbaar te maken.

Met name als het gaat om het meten aan schakelende voedingen, is de aanpak totaal anders dan bij analoge voedingen. Bij analoge voedingen was een multimeter veelal al voldoende. Nu moet er een oscilloscoop aan te pas komen om te zien of er stoorsignalen en ruis op de uitgang van de voeding aanwezig is. Wat voor een oscilloscoop dat moet zijn en vooral ook wat voor probes toegepast moeten worden, heeft Textronics uitgebreid in een application note uit de doeken gedaan. Een samenvatting van hun bevindingen, komt in dit artikel aan bod.

Regelaars met snellere stijgtijden
De niveaus van de spanningen waarop apparaten tegenwoordig werken, wordt als maar lager, hetgeen tot gevolg heeft dat stoorsignalen op de DC-voeding in feite ook kleiner moeten worden. Daar komt bij dat er gewerkt wordt met steeds hogere schakelfrequenties en de stijgtijden van de schakelpulsen als maar korter worden. Hoe steiler de flanken van de schakelpulsen zijn, hoe kleiner de verliezen immers zijn. Konden we vroeger met een oscilloscoop met een bandbreedte van 10 MHz al heel veel zien, tegenwoordig hebben we ook voor het meten aan een DC-voeding een scoop nodig met een bandbreedte van minstens 1 GHz om ook alle hogere harmonischen zichtbaar te kunnen maken.
De stoorsignalen op de DC-spanning kunnen onderverdeeld worden in breedbandruis, periodieke gebeurtenissen en tijdelijke gebeurtenissen (afbeelding 1). Alle drie deze stoorsignalen hebben invloed op de kwaliteit van de voeding.
Door de hoge frequenties van de stoorsignalen en het feit dat de voedingslijnen in een apparaat of op een print lange lijnen zijn, moeten we deze niet alleen als stroomgeleiders zien, maar ook als transmissielijnen, waarbij zaken als onderlinge koppeling, lijnimpedanties en resonantie mee kunnen spelen. De voeding en alle voedingslijnen moeten we dan ook gaan zien als HF-schakelingen om zo grip te krijgen op alle mogelijke stoorsignalen die de werking van het apparaat kunnen beïnvloeden.