전력 설계시 전용 프로브 사용이 매우 중요하며, 실로스코프 장비 선택 시 해상도를 위해 대역폭을 우선적으로 고려해야 한다는 의견이 제시됐다.

텍트로닉스(Tektronix)는 11일 e4ds EEWebinar를 통해 권오성 부장이 ‘전원 설계를 위한 오실로스코프 200% 제대로 사용하는 방법 : 오실로스코프 파워 솔루션과 파워 전용 프로브’에 대해 발표했다.

권오성 부장은 오실로스코프의 파워 측정 솔루션을 사용하면, 전원 공급기에 대한 스위칭 분석, 효율과 같은 측정을 전력 변환 전문가가 아니더라도 정확한 전력 시스템 측정을 자동으로 수행할 수 있다며 기존에는 프로브의 한계에 의해서 측정할 수 없었던 Wide Band Gap 반도체의 High side 측정을 가능하게 해주는 IsoVu 프로브와 DC전원의 품질을 정확하게 측정할 수 있게 해주는 Power rail 프로브에 대해 설명했다.

이날 웨비나에서 Q&A를 통해 좋은 질문과 답변이 제시됐다. 이에 아래에서 주요 Q&A를 소개한다.

Q : 파워전용 프로브가 일반 프로브 대비 어떤 점을 보강한 것인가요?
A : 각각의 파워 측정상황에 맞추어 최상의 성능을 낼 수 있도록 한 프로브 입니다. 각각의 전용 프로브를 사용하시면 더 정확한 측정이 가능해 집니다.

Q : 오실로스코프 장비가 시중에 다양한 제품이 출시되어 있는데요, 오실로스코프 장비 선택 시 중요하게 고려해야 하는 부분이 무엇인지 궁금합니다.
A : 기본적으로는 측정하시는 신호를 정확하게 보기 위해서 대역폭을 우선 고려해야 합니다. 그리고 신호를 노이즈 없이 깨끗하게 보는 것도 중요 합니다. 스코프의 자체 노이즈도 고려해야할 부분입니다.

Q : 비용적으로 보면 아이솔레이션타입의 오실로스코프를 구입하는 거랑, 일반오실로 스코프에 아이솔레이션 프로브를 구입하는 것 중 어느 것이 더 좋나요?
A : 둘의 큰 차이는 없을 것으로 예상 되지만, 측정 정확도 측면에서는 별도의 아이솔레이션 프로브를 사용 하는 것이 더 좋을 것 입니다.

Q: 초기 사용 시 초보자들이 흔히 하는 실수들은 무엇인가요? 이것들을 방지하기 위한 기능이 별도 있나요?
A : 전력 측정에서 가장 흔한 실수는 싱글엔드 프로브의 접지 단자를 접지가 아닌 곳에 연결 하는 것 입니다. 이 부분은 사용자가 주의해야 하는 사항이며, 사고를 방지하기 위해서는 차동프로브를 추천 드립니다.

Q : 측정 시 측정 Probe 형태에 따라 값의 차이는 어떤가요? 다른 계측기의 경우 Probe의 형태에 따라 큰 차이가 있더라고요.
A : 말씀하신 것처럼 프로브는 측정 정확도에 중요한 요소 입니다. 적합한 프로브를 선정하는 것이 중요 합니다.

Q : 일반 패시브 프로브 측정시에도 밴드위스를 조절하면 조금 더 정확한 리플 측정이 가능할까요? uV와 mV 측정 오차가 꽤나 커 보입니다.
A : Bandwidth를 제한하는 것은 고주파 노이즈는 표시하지 않는 것 입니다. 고주파 노이즈를 제거 하는 면에서는 패시브 프로브와 파워레일 프로브가 동일 하지만, 자체 노이즈의 차이로 측정값의 차이를 보여 줍니다.

Q : 해상도를 16bit High Resolution으로 하는 원리가 뭔가요? 12bit로 할 때와 차이점은요?
A : 12Bit는 하드웨어적으로 지원하는 것이며, 16Bit는 데이터의 후처리 방식을 이용하는 것입니다.

Q : 현재까지 시판된 모든 텍트로닉스 오실로스코프 장비에 파워 전용 프로브 연결이 가능한지요? 아니면 특정 모델에만 연결이 가능한지요?
A : ISOVu 아이솔레이션 프로브 2세대는 저희 4/5/6시리즈에만 호환 됩니다. 1세대는 Tek-VPI 인터페이스를 사용하는 스코프는 모두 호환 됩니다.

Q : 트랜스 B-H가 된다면 혹시 DC 누설 영향도 관측도 가능할까요?
A : DC 누설이 누설 전류를 의미 하시는 것인가요? n, u 단위의 전류는 측정하기 어렵습니다. 이런 경우는 키슬리의 SMU를 사용하는 것이 좋습니다.

Q : 프로브 내의 저항 특성치는 시간이 지나면 변화가 되는가요? 그렇다면 얼마만에 교정이나 교체가 필요한가요?
A : 프로브는 메뉴얼상 처음에 웜업을 20분 권장하고 있습니다. 그리고 시간에 따른 변화도 일어납니다. 프로브의 자체 보정기능을 주기적으로 사용하시는 것이 좋습니다. 교체 주기는 정해 져 있지 않지만 정확한 측정값을 가져야 하는 경우에는 점검을 받으시는 것도 좋습니다.

Q : 일반 Probe로 AC 전원을 측정하려면 기본적으로 스코프의 전원의 접지를 분리한 상태로 측정하는 것으로 알고 있습니다. AC 전원 측정법을 알고 싶습니다.
A : 접지를 분리하는 것은 위험한 측정 방법 입니다. AC 전원의 측정은 차동프로브를 사용하시는 것을 권장 드립니다.

Q : 왜 항시 16bit로 측정 안하고 High Res옵션으로 측정하는 이유는요?
A : 하드웨어적으로 ADC가 12bit이기 때문입니다. 오실로스코프에는 수십기가의 속도로 샘플링 하기 때문에 ADC의 bit가 높아지기 어렵습니다.

Q : ASIC으로 해도 처리 속도가 늦어지는 모양입니다. 두 측정 시 비교할 수 있는 것은 없나요. High Res로 16bit로 측정시와 12bit 측정시의 시간 차이라든지.
A : 따로 비교된 자료는 없습니다. 시간적인 문제 보다는 16bit로 설정이 되면 샘플레이트가 저하되는 등의 문제가 발생 합니다.