Chi progetta convertitori di potenza oggi deve confrontarsi con un mercato altamente competitivo, dove ogni minima perdita energetica va ad impattare il valore finale dichiarato come efficienza di conversione.
Per questa ragione non ci si puo’ permettere di lasciare per strada neppure uno “zero virgola…”, e in particolare questo errore non deve certo provenire dallo stesso sistema di misura e di validazione che attesta le prestazioni del circuito.
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Sonde per corrette misure di tensione
Nessuno vuole vanificare ore di progettazione, di ottimizzazione del layout, di scelta del componente di commutazione piu’ opportuno a fronte di un oscilloscopio con poca dinamica o di una sonda poco precisa. E’ certamente comodo servirsi delle classiche sonde passive da 500MHz con attenuazione 10x che tipicamente stanno gia’ nella borsa dell’oscilloscopio; sono pratiche, versatili e coprono quelle poche centinaia di volt che mi servono. Ma tutto cio’ che e’ pratico e general purpose non consente di spingere la misura ai limiti delle possibilita’ del sistema.
Pensiamo ad esempio alla classica misura di ripple, magari su una power rail da 3.3V. Non possiamo pensare di essere in grado di catturare davvero il ripple di un convertitore ultra preciso e stabile con una classica sonda passiva general purpose 10X. Il rumore della stessa “coprira’ la misura” e nascondera’ la componente del segnale che mi interessa indentificare.
A volte basta davvero poco, magari servirsi di una sonda sempre passiva e dal costo contenuto ma con attenuazione minore, 2x o 1x addirittura per cambiare notevolmente le cose senza compromessi sulla banda passante.
Power rail probes
Se poi il ripple da misurare e’ sovrapposto ad una tensione continua di livello piu’ alto, ad esempio 48V, ecco che ci vengono in aiuto le cosiddette power rail probes, ovvero sonde attive in grado di compensare un offset in DC significativo e consentire di visualizzare il ripple a banda piena con la massima apertura della scala verticale, catturando il segnale in ogni singolo dettaglio.
Misure differenziali
A volte potrebbe essere necessario effettuare misure fuori massa, o come si suol dire “differenziali”. Questo avviene quando devo misurare mosfet di potenza, magari in carburo di silicio, con tensioni elevate e topologie come la “totem pole” o mezzo ponte.
C’è una “parte alta” del circuito che è flottante e non si puo’ misurare con precisione con tecniche che ci riferiscano la massa.
Infatti, misurare “per differenza” con due sonde passive il cui segnale va sottratto matematicamente non garantisce alcuna ripetibilita’ della misura. Si potrebbe usare un oscilloscopio isolato o a batteria, ma la banda passante è spesso molto limitata e comunque le sonde tipicamente fornite impattano il circuito e a volte ne stravolgono i parametri elettrici.
Esempio di punti di misura fuori massa in un convertitore push pull
Per questa ragione il risultato migliore si puo’ ottenere con l’utilizzo di sonde optoisolate. Queste sonde non richiedono compromessi né sulla banda passante né sul carico capacitivo inevitabilmente imposto al circuito, e garantisco una reiezione di modo comune pressoché totale che non inficia l’accuratezza del segnale misurato una volta riportato sullo schermo dell’oscilloscopio.
