開關(guān)電源得益于其優(yōu)秀的轉(zhuǎn)換效率等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛應(yīng)用。ZDS示波器搭載的電源分析功能便是對(duì)開關(guān)電源各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行測試的功能。今天為大家?guī)砥渲行史治?、開關(guān)元件分析和磁性元件分析的介紹。
測試內(nèi)容
ZDS3000/4000系列示波器電源分析插件即使用示波器來對(duì)開關(guān)電源進(jìn)行相關(guān)測試，可以提高電源開發(fā)人員的工作效率，方便對(duì)電源模塊進(jìn)行測試。電源分析插件涉及效率分析、開關(guān)元件分析、磁性元件分析、輸入分析、輸出分析、調(diào)制分析六個(gè)部分，本文主要對(duì)后三項(xiàng)進(jìn)行介紹。
輸入分析
輸入分析主要針對(duì)開關(guān)電源輸入端進(jìn)行測試，涉及的項(xiàng)目主要有：諧波分析和沖擊電流。
輸出分析
輸出分析主要針對(duì)開關(guān)電源輸出端進(jìn)行測試，涉及的項(xiàng)目主要有：輸出紋波、瞬態(tài)分析、啟動(dòng)/關(guān)閉時(shí)間。
調(diào)制分析
調(diào)制分析用于電源控制環(huán)路的測量。調(diào)制分析通常用于表征從直流輸出到開關(guān)晶體管選通端脈寬調(diào)制 (PWM) 的反饋，以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的電壓調(diào)節(jié)。
對(duì)于調(diào)制分析，主要涉及以下幾個(gè)方面的測試分：脈沖分析、占空比、周期、頻率、上升時(shí)間和下降時(shí)間。
測試步驟
1、測前準(zhǔn)備
為了保證測試的準(zhǔn)確性，我們必須保證使用正確的測試系統(tǒng)，才能準(zhǔn)確的捕獲波形進(jìn)行分析和調(diào)試，所以測試前需進(jìn)行如下準(zhǔn)備：
（1）設(shè)置示波器的采集模式。需根據(jù)測試項(xiàng)從四種采集模式中選擇合適的一種；
（2）電流探頭進(jìn)行消磁調(diào)零，以便去掉變壓器核心中殘余的DC通量，防止數(shù)據(jù)產(chǎn)生偏差；
（3）電壓探頭和電流探頭的偏移校正。需搭配偏移校正夾具。通過調(diào)整示波器的通道偏移時(shí)間參數(shù)，從而校正電壓探頭和電流鉗的傳輸延遲時(shí)間差，如下圖所示。
2、接線
下方圖片查看接線方式。
3、參數(shù)設(shè)置及測試結(jié)果解讀
確認(rèn)接線無誤后即可點(diǎn)擊“參數(shù)配置”進(jìn)行測量參數(shù)的設(shè)定。以“諧波分析”為例進(jìn)行演示，電源諧波分析的設(shè)置界面圖7所示，其中IEC61000-3-2：表示諧波電流發(fā)射限值，設(shè)備輸入每相低于或等于16A，按對(duì)諧波電流的限制，設(shè)備可被分為以下4類。
圖7 諧波分析界面設(shè)置
諧波分析結(jié)果中顯示了兩個(gè)表格。左邊表格用于顯示0~40次諧波有效值，此有效值使用諧波子組的方法計(jì)算。諧波限值與參數(shù)設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)限制相關(guān)，狀態(tài)指示了當(dāng)前測量值是否符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。右邊表格用于顯示電壓電流有效值和功率等相關(guān)測量項(xiàng)。具體圖8所示。
圖8 諧波分析結(jié)果
以“瞬態(tài)分析”為例，電源諧波分析的設(shè)置界面圖9所示，設(shè)置完即可進(jìn)行測試。
圖9 電源諧波分析的設(shè)置界面
瞬態(tài)分析的結(jié)果計(jì)算如下，時(shí)間：表示負(fù)載瞬態(tài)變化時(shí)間值，如下圖中紅框所示。其計(jì)算方法為：電流通道波形中負(fù)載電流狀態(tài)A變化到狀態(tài)B時(shí)的電流中間值C，與電壓通道波形的輸出端電壓穩(wěn)定輸出為預(yù)期輸出值的正負(fù)波動(dòng)10%的點(diǎn)D，C~D之間的時(shí)間值即為負(fù)載的瞬態(tài)時(shí)間值。
圖10
測試常見問題
1、電源分析測試中的偏移校正的原理？
通過偏移校正板上的振蕩電路產(chǎn)生周期性的脈沖信號(hào)，該脈沖信號(hào)可同時(shí)作用在電壓探頭和電流鉗上，用于驅(qū)動(dòng)電壓探頭和電流鉗。使用電壓探頭和電流鉗分別測量電壓和電流信號(hào)，可在示波器上觀察到由于探頭的延遲時(shí)間不同造成的電壓和電流波形的超前或滯后，通過調(diào)整示波器的通道偏移時(shí)間參數(shù)，從而校正電壓探頭和電流鉗的傳輸延遲時(shí)間差。
2、測量輸出紋波的意義是什么？
輸出紋波主要指輸出的直流中的交流成分，在電路的頻率和開關(guān)的頻率都有可能產(chǎn)生紋波。在一些設(shè)備中對(duì)這些紋波非常敏感，所以必須對(duì)電源輸出的紋波進(jìn)行測量，一般紋波大小為mV，采用峰峰值表示。Intel在ATX12V規(guī)范中規(guī)定，+12V輸出紋波峰峰值不得超過120mv，+3.3V與+5V紋波峰峰值不得超過50mv，紋波越小說明電源質(zhì)量就越高。
3、電源的啟動(dòng)/關(guān)閉時(shí)間是如何計(jì)算的呢？
電源的啟動(dòng)/關(guān)閉時(shí)間是如何計(jì)算的呢？答：啟動(dòng)分析測量從最初打開電源到直流輸出達(dá)到理想穩(wěn)態(tài)90%期間的時(shí)間。關(guān)閉分析測量從關(guān)閉電源到直流輸出衰減到穩(wěn)態(tài)20%期間的時(shí)間。啟動(dòng)時(shí)間計(jì)算方式：開始位置為輸入電壓峰值的10%，結(jié)束位置為輸出穩(wěn)定電壓的90%。關(guān)閉時(shí)間計(jì)算方式：開始位置為輸入電壓峰值的20%，結(jié)束位置為輸出穩(wěn)定電壓的20%。電源啟動(dòng)測試/電源關(guān)閉測試結(jié)果如下圖11所示。
圖11 電源啟動(dòng)測試/電源關(guān)閉測試結(jié)果
