基于普源RIGOL示波器的開關電源完整性測試(二)

       上一篇文章我們介紹了在利用普源示波器測試開關電源完整性前要思考和準備的工作。這一篇我們接著看對主要測試項目的測量分析。

　　首先還是安全問題，我們在測試時要保證測試人員的安全：

　　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;

　　·分布電容，會對待測點帶來較大的容性負載，可能損壞待測電路;

　　·分布電感，可能帶來并不存在的振鈴現象;

　　·未接地的示波器，其 EMC 性能在一定程度上會降低，導致示波器壽命降低，同時也會受到空間電磁波干擾或者干擾被測電路，導致波形失真

　　接下來我們看看對以下測試項目的分析：

　　·電源質量

　　·電流諧波

　　·突入電流

　　·開關損耗

　　·安全工作區

　　·調制分析

　　·紋波和噪聲

　　1、電源輸入端分析

　　2、電流諧波分析

       測量開關電源是否符合 IEC61000-3-2 電流諧波標準。

　　按對諧波電流之限制，設備可被分為以下 4 類：

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

　　具)、白熾燈調光器、音頻設備，以及未規定為 B/C/D 類的設備

　　B 類：便攜式電動工具、不屬于專用設備的弧焊設備

　　C 類：照明設備

　　D 類：功率不大于 600W 的下列設備：個人計算機以及顯示器、電視接收機

　　·高達 40 次諧波測量

　　·支持 50/60/400Hz工頻

　　·FFT 顯示& Bar 顯示

　　·THD 總諧波失真測量

　　3、浪涌電流分析

      確認流過各元器件的電流是否超過了允許值。

　　開關電源第一次打開時，輸入端的濾波電容相當于瞬間短路，會產生一個上升時間較快，幅度較大(正/負)的瞬態開機電流。

　　執行浪涌電流測量，可以確認 AC 開關、整流橋、保險絲、EMI 濾波器是否超過允許電流限制。反復開關環路，AC 輸入電壓不應損壞電源，或導致保險絲燒斷一般會將示波器設置為峰值檢測模式，使用單次觸發捕獲波形。

　　4、開關器件分析

　　開關損耗分析：測量開關器件的功率和能量損耗大小。

　　理想狀態下，開關損耗=導通損耗(VDS=0V)+關斷損耗(IDS=0A)=0W。

　　但實際情況并非那么令人滿意，開關電源的功率和能量損耗大部分出現在在晶體管的開啟和關閉切換時間里，即 T1-T2 和 T3-T4 時段。另外在 T2-T3 時段里，晶體管處于導通狀態，此時電壓為晶體管最小飽和電壓，并產生電流，這也會引入功率損耗。

　　在晶體管關斷階段，損耗微乎其微，理論上可視為零。但有一種可能也會引入功率損耗，那就是電流探頭未經偏置校準。這種損耗，在開關電源里并未實際發生，但因測量方法的不當，得到了錯誤的結果。所以，我們強調在測量之前，一定要對電流探頭和電壓探頭進行偏置校準和補償。另外還需要對電壓和電流通道間的延時進行校準，以確保 T1/T2/T3/T4 時間差的準確性。

　　5、安全工作區 SOA：

　　開關器件應工作在安全工作區內，此指標可通過開關器件數據手冊查詢得到此指標，主要反映開關器件漏極-源極電壓和源極電流在安全工作狀態下的關系。

　　調制分析：

　　反饋控制環路目的是穩定輸出電壓，調制分析正是分析開關電源的控制環路特性。

　　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：主要為開關管在導通和截止的過程中產生的干擾

　　控制環路：控制環路并非實時響應，無法做到完全的線性調節

　　測量建議：

　　·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，并選擇離信號點最近的接地點接地

　　·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 0.1uF 電容

　　·示波器保持良好接地

　　安泰測試用兩篇文章介紹完基于普源RIGOL示波器的開關電源完整性測試，你學會了嗎?如果你還有其他疑問，歡迎登陸安泰測試(m.nxxc.com.cn)進行咨詢。