Il settore della conversione di potenza sta vivendo una serie di trend di mercato imposti soprattutto dalle nuove normative energetiche (ad esempio la direttiva Ecodesign 2009/E o le etichettature Energy Star, Blue Angel, Top Runner, Nordic Swan e così via) e dalla crescente pervasività dell'elettronica di potenza. Tali trend riguardano tutte le applicazioni finali, dall'alimentazione all'illuminazione, dall'elettronica di consumo agli elettrodomestici, dagli apparati d'ufficio alle telecomunicazioni. Ciò sta determinando la richiesta di progetti sempre più virtuosi dal punto di vista energetico, imponendo di riflesso un profondo cambiamento nei requisiti di sviluppo circuitale e nelle tecniche di test. L'effetto combinato tra efficienze di conversione ormai ben oltre il 95%, velocità di commutazione ad altissima frequenza, livelli di corrente di standby inferiori ai microampere ed evoluzione normativa, ha un impatto diretto anche sulla strumentazione di misura. La richiesta degli utenti verte oggi soprattutto sulla disponibilità di soluzioni caratterizzate da elevati livelli di accuratezza, gamme di misura più ampie, facilità d'uso e capacità di comunicazione, analisi e reporting sempre più potenti e amichevoli.
Misure di potenza accurate
In questo contesto si inserisce il nuovo analizzatore monofase PA1000 - ultimo nato in casa Tektronix - il quale, nella sua fascia di riferimento, mira a colmare una serie di lacune prestazionali tipiche dei prodotti attualmente in commercio, soprattutto in termini di facilità d'uso, accuratezza e comunicazioni. Il nuovo strumento Tektronix indirizza le opportunità che si stanno creando nel mercato della conversione dell'energia sotto la spinta dell'evoluzione degli inverter, i quali operano a frequenze sempre più elevate e implicano correnti di stand-by sempre più ridotte. Basato sull'architettura Spiral Shunt - in attesa di brevetto - il nuovo PA1000 mette a disposizione dei progettisti la possibilità di effettuare misure di potenza accurate in tempi estremamente brevi. Una serie di funzioni orientate alla facilità di utilizzo - per esempio il display grafico a colori, le modalità di funzionamento "one-button" e l'intuitivo sistema di menu - permette di impostare e rendere operativo lo strumento nel giro di pochi secondi. Un potente software - denominato Pwrview - mette a disposizione un set completo di funzioni di reporting automatico gestibili direttamente da Pc. Il nuovo analizzatore monofase PA1000 si affianca alla serie PA4000 di strumenti trifase di precisione, introdotta nel 2013, e alle varie famiglie di oscilloscopi e sonde di analisi circuitale proposte da Tektronix, le quali mettono a disposizione dei progettisti una gamma di soluzioni a 360° per l'ottimizzazione e il debugging dei progetti elettronici di potenza.
Doppio shunt
Una delle maggiori innovazioni del PA1000 riguarda l'architettura Spiral Shunt, la quale permette di mantenere la linearità della misura su un vasto spettro di livelli di corrente, fattori di cresta, temperature e così via. Questo nuovo schema è superiore alle altre tecnologie shunt in quanto aumenta la precisione e la ripetibilità sul range di condizioni estremamente ampio imposto dalle attuali tecnologie di conversione della potenza. La costruzione a spirale non solo minimizza l'induttanza parassita (ottimizzando le prestazioni ad alta frequenza) ma garantisce anche una maggiore capacità di gestione dei sovraccarichi e un aumento della stabilità termica. La tecnologia Spiral Shunt Tektronix prevede la presenza di due shunt di corrente interni: uno per le misure ad alta precisione su correnti fino a 1 A, l'altro per misure ad alta potenza su correnti fino a 20 A. Il trasformatore a 1 A è particolarmente utile per mantenere l'accuratezza e la risoluzione delle misure in presenza di segnali complessi con correnti fino al limite inferiore di 40 uA, tipiche nei test che riguardano il funzionamento in stand-by.
Display grafico full-color
Il display grafico full-color rappresenta un'ulteriore innovazione di rilievo. Caso praticamente unico negli strumenti di questa categoria, il display avanzato a colori facilita l'impostazione dell'unità e rende i processi di misura più diretti e intuitivi. Anche l'interfaccia di navigazione è stata progettata all'insegna della chiarezza e della facilità d'uso: l'accesso ai risultati delle misure, ai menu, ai grafici delle forme d'onda o delle barre relative alle armoniche può essere effettuato con la pressione di un unico tasto. Il PA1000 offre prestazioni avanzate di misura. Oltre all'analisi della pre-conformità dei consumi di potenza ed energia in standby, tra le misure effettuabili si segnalano quelle sui parametri dei valori nominali di potenza di ingresso, sui sovraccarichi, sulle condizioni della linea, sulla potenza nel tempo (W/h), sull'efficienza, delle perdite, sul fattore di potenza e sulla distorsione della corrente d'ingresso (THD e single armoniche).
Test "one button"
Per rendere più diretto e spedito l'uso dello strumento sono previste inoltre delle modalità di test "application-specific" preimpostate che permettono di semplificare l'ottimizzazione delle impostazioni, alleggerendo l'impegno dei progettisti e riducendo l'esposizione agli errori. Le modalità preimpostate sono quattro. In modalità ballast vengono effettuate misure sincronizzate per le forme d'onda altamente modulate e ad alta frequenza tipiche di questi dispositivi. La modalità stand-by power mira invece a indirizzare le problematiche imposte dalla normativa di efficienza energetica soprattutto nei prodotti elettronici consumer, dove viene richiesta l'analisi del comportamento durante la fase di standby prendendo in a riferimento lo standard di misura Iec 62301. Parte della procedura descritta dalla norma prevede delle misure su lunghi periodi, senza però compromettere l'accuratezza sugli eventi di breve durata. La modalità standby power del PA1000 permette di continuare a campionare tensione e corrente per dare vita a un'accurata rappresentazione della potenza nel tempo. La modalità inrush permette invece di misurare le correnti di picco in occasione di un qualsiasi evento, per esempio all'accensione di un apparato. Infine, la modalità Integrator viene utilizzata per misurare l'andamento dei consumi di energia espressi in Watt/ora, A/ora e così via.
Software per Pc
Sempre all'insegna della semplicità d'uso, è da segnalare il software Pwrview, il quale permette il controllo remoto da PC dello strumento e di effettuare il datalogging e l'esportazione delle informazioni acquisite. Scaricabile gratuitamente dal sito Tektronix, Pwrview consente l'automazione delle procedure legate ai test di conformità (come ad esempio la certificazione IEC62301 dell'energia consumata in stand-by) attraverso degli appositi wizard di configurazione nonché la riproduzione delle forme d'onda e dei grafici a barre dello spettro armonico.
Strumento al vertice della gamma
Dal punto di vista prezzo/prestazioni, il nuovo PA1000 si colloca al vertice della categoria: a fronte di una tensione di ingresso fino a 600 VRMS, una corrente fino a 20 ARMS e un'accuratezza di base che raggiunge lo 0,05% su una banda di misura di 1 MHz, il prezzo di vendita sul mercato rimane confinato intorno ai 2.400 euro. Lo strumento è coperto da una garanzia di cinque anni ed è supportato dalla rete mondiale di assistenza di Tektronix.
