基于普源RIGOL示波器的開關(guān)電源完整性測(cè)試(二)

       上一篇文章我們介紹了在利用普源示波器測(cè)試開關(guān)電源完整性前要思考和準(zhǔn)備的工作。這一篇我們接著看對(duì)主要測(cè)試項(xiàng)目的測(cè)量分析。

　　首先還是安全問題，我們?cè)跍y(cè)試時(shí)要保證測(cè)試人員的安全：

　　示波器電源未接地線可能存在的危害：

　　·操作人員可能觸電，非常的危險(xiǎn);

　　·分布電容，會(huì)對(duì)待測(cè)點(diǎn)帶來較大的容性負(fù)載，可能損壞待測(cè)電路;

　　·分布電感，可能帶來并不存在的振鈴現(xiàn)象;

　　·未接地的示波器，其 EMC 性能在一定程度上會(huì)降低，導(dǎo)致示波器壽命降低，同時(shí)也會(huì)受到空間電磁波干擾或者干擾被測(cè)電路，導(dǎo)致波形失真

　　接下來我們看看對(duì)以下測(cè)試項(xiàng)目的分析：

　　·電源質(zhì)量

　　·電流諧波

　　·突入電流

　　·開關(guān)損耗

　　·安全工作區(qū)

　　·調(diào)制分析

　　·紋波和噪聲

　　1、電源輸入端分析

　　2、電流諧波分析

       測(cè)量開關(guān)電源是否符合 IEC61000-3-2 電流諧波標(biāo)準(zhǔn)。

　　按對(duì)諧波電流之限制，設(shè)備可被分為以下 4 類：

　　A 類：平衡的三相設(shè)備、家用電器(不包括列入 D 類的設(shè)備)、工具(不包括便攜式工

　　具)、白熾燈調(diào)光器、音頻設(shè)備，以及未規(guī)定為 B/C/D 類的設(shè)備

　　B 類：便攜式電動(dòng)工具、不屬于專用設(shè)備的弧焊設(shè)備

　　C 類：照明設(shè)備

　　D 類：功率不大于 600W 的下列設(shè)備：個(gè)人計(jì)算機(jī)以及顯示器、電視接收機(jī)

　　·高達(dá) 40 次諧波測(cè)量

　　·支持 50/60/400Hz工頻

　　·FFT 顯示& Bar 顯示

　　·THD 總諧波失真測(cè)量

　　3、浪涌電流分析

      確認(rèn)流過各元器件的電流是否超過了允許值。

　　開關(guān)電源第一次打開時(shí)，輸入端的濾波電容相當(dāng)于瞬間短路，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)上升時(shí)間較快，幅度較大(正/負(fù))的瞬態(tài)開機(jī)電流。

　　執(zhí)行浪涌電流測(cè)量，可以確認(rèn) AC 開關(guān)、整流橋、保險(xiǎn)絲、EMI 濾波器是否超過允許電流限制。反復(fù)開關(guān)環(huán)路，AC 輸入電壓不應(yīng)損壞電源，或?qū)е卤ｋU(xiǎn)絲燒斷一般會(huì)將示波器設(shè)置為峰值檢測(cè)模式，使用單次觸發(fā)捕獲波形。

　　4、開關(guān)器件分析

　　開關(guān)損耗分析：測(cè)量開關(guān)器件的功率和能量損耗大小。

　　理想狀態(tài)下，開關(guān)損耗=導(dǎo)通損耗(VDS=0V)+關(guān)斷損耗(IDS=0A)=0W。

　　但實(shí)際情況并非那么令人滿意，開關(guān)電源的功率和能量損耗大部分出現(xiàn)在在晶體管的開啟和關(guān)閉切換時(shí)間里，即 T1-T2 和 T3-T4 時(shí)段。另外在 T2-T3 時(shí)段里，晶體管處于導(dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)電壓為晶體管最小飽和電壓，并產(chǎn)生電流，這也會(huì)引入功率損耗。

　　在晶體管關(guān)斷階段，損耗微乎其微，理論上可視為零。但有一種可能也會(huì)引入功率損耗，那就是電流探頭未經(jīng)偏置校準(zhǔn)。這種損耗，在開關(guān)電源里并未實(shí)際發(fā)生，但因測(cè)量方法的不當(dāng)，得到了錯(cuò)誤的結(jié)果。所以，我們強(qiáng)調(diào)在測(cè)量之前，一定要對(duì)電流探頭和電壓探頭進(jìn)行偏置校準(zhǔn)和補(bǔ)償。另外還需要對(duì)電壓和電流通道間的延時(shí)進(jìn)行校準(zhǔn)，以確保 T1/T2/T3/T4 時(shí)間差的準(zhǔn)確性。

　　5、安全工作區(qū) SOA：

　　開關(guān)器件應(yīng)工作在安全工作區(qū)內(nèi)，此指標(biāo)可通過開關(guān)器件數(shù)據(jù)手冊(cè)查詢得到此指標(biāo)，主要反映開關(guān)器件漏極-源極電壓和源極電流在安全工作狀態(tài)下的關(guān)系。

　　調(diào)制分析：

　　反饋控制環(huán)路目的是穩(wěn)定輸出電壓，調(diào)制分析正是分析開關(guān)電源的控制環(huán)路特性。

　　6、電源輸出端分析

　　紋波和噪聲：PARD (periodic and random deviation 周期和隨機(jī)性干擾)

　　低頻紋波：主要為 50Hz 工頻及其諧波成分，幅值小，易濾除

　　高頻紋波：主要為開關(guān)管在導(dǎo)通和截止的過程中產(chǎn)生的干擾

　　控制環(huán)路：控制環(huán)路并非實(shí)時(shí)響應(yīng)，無法做到完全的線性調(diào)節(jié)

　　測(cè)量建議：

　　·盡量減少示波器探頭接地線的影響

　　·摘去示波器探頭帽和接地鱷魚夾

　　·使用接地彈簧針，并選擇離信號(hào)點(diǎn)最近的接地點(diǎn)接地

　　·使用 1:1 衰減比例探頭

　　·建議使用 AC 耦合

　　·打開示波器 20MHz 帶寬限制

　　·可并聯(lián) 0.1uF 電容

　　·示波器保持良好接地

　　安泰測(cè)試用兩篇文章介紹完基于普源RIGOL示波器的開關(guān)電源完整性測(cè)試，你學(xué)會(huì)了嗎?如果你還有其他疑問，歡迎登陸安泰測(cè)試(www.nfrol.com)進(jìn)行咨詢。