羅德與施瓦茨示波器AC-DC轉換器測試基礎

這是一篇關于AC-DC轉換器測試基礎的應用說明文檔，主要介紹了AC-DC轉換器的基本原理、測試方法及相關測量技術。以下是對這些核心內容的簡要概述：

1. AC-DC轉換基礎:

線性電源：通過鐵芯變壓器直接連接到電網，提供隔離屏障。變壓器降低輸入電壓，經二極管整流和大電容平滑后，由晶體管線性區域控制輸出。

開關模式電源(SMPS)：高頻開關原理轉換AC到DC，適用于高效率應用。常見拓撲包括單級和多級轉換，具體取決于功率等級。

2. 低功率等級轉換器:

標準開關轉換器：包括整流、濾波、高頻變壓器和輸出整流濾波電路。常見拓撲為反激式和正激式轉換器。

反激式轉換器：在低功率等級下效率可達90%，成本低且提供電氣隔離。適用于筆記本電源和移動充電器。

3. 高功率等級轉換器:

兩級轉換器：包括升壓轉換器和后級DC-DC轉換。升壓轉換器將脈動直流電壓轉換為高直流母線電壓，后級轉換為低電壓輸出。

LLC諧振轉換器：通過半橋將直流輸入轉換為方波，有效濾除諧波，提供高效率隔離轉換。

4. AC-DC轉換器測試:

輸入線測試：包括功率質量、總諧波失真(THD)、浪涌電流和傳導發射測試。

輸出線測試：包括輸出紋波電壓和瞬態負載響應測試。

效率測試：測量輸入輸出功率，計算效率。

啟動和關閉時序測試：測量輸入電壓到輸出電壓建立的時間延遲。

5. 測試設備和配置:

測試設備：包括實驗室交流電源、電子負載和四通道數字示波器。

探頭選擇：使用高電壓差分探頭和電流鉗探頭，確保足夠的帶寬和動態范圍。

測量準備：進行探頭時間延遲校正，確保功率計算準確性。

6. 具體測試案例:

功率質量測試：包括有源功率因數校正(PFC)反激轉換器和無PFC反激轉換器的功率因數、視在功率、實際功率和總無功功率測量。

紋波電壓測試：測量輸出紋波電壓，包括低頻和高頻分量。

瞬態負載響應測試：測量負載突變時輸出電壓的響應時間和過沖。

效率測試：在不同輸入電壓下測量效率，繪制效率曲線。

7. 測試結果分析:

PFC反激轉換器：功率因數為0.97，THD較低，效率較高。

無PFC反激轉換器：功率因數為0.34，THD較高，效率較低。

啟動時序：測量啟動延遲和異常反應，分析過壓保護等問題。

8. 結論:

本文介紹了AC-DC轉換器的基本原理和測試方法，重點概述了開關模式電源的測試流程和關鍵測量技術。強調了示波器在實驗室測試中的多功能性和重要性，通過合理配置和探頭選擇可獲得準確的測試結果。