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當(dāng)前位置:上海茂碩機(jī)械設(shè)備有限公司>>技術(shù)文章>>示波器測量開關(guān)電源的實用技巧
在理想情況下,每個電源都應(yīng)該按照為它設(shè)計的數(shù)學(xué)模型那樣工作,。但現(xiàn)實的情況卻可能出現(xiàn)元器件有缺陷,,負(fù)載變化,供電電源失真,,甚至是放置環(huán)境的不同也會對結(jié)果造成影響,,所以設(shè)計人員需要借助示波器進(jìn)行電源測量。示波器的選擇不僅要考慮合適的帶寬,、采樣速率和足夠的通道等因素,,還要兼顧到采購成本。那么,,該如何選擇一款適合自己的示波器,,以及在開關(guān)電源中都有哪些實用的測量技巧呢?
在使用示波器進(jìn)行實際測試時,,帶寬,、衰減比、浮地測量,、共模抑制比,、電流測量等如果測試不準(zhǔn)確,將產(chǎn)生誤差,,這會對測量結(jié)果產(chǎn)生很大影響,。為了避免測試誤差,R&S的測試專家將為您一一解析以上參數(shù),,確保測試準(zhǔn)確性,。
帶寬是大多數(shù)工程師在選擇一款示波器時首先考慮的參數(shù)。通常認(rèn)為應(yīng)該選帶寬盡量低的示波器,,滿足使用需求即可,。但是隨著第三代半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展,高寬帶示波器的需求明顯變多了,。那么在設(shè)計開關(guān)電源時,,到底選擇多大帶寬的示波器進(jìn)行測量合適呢?
由于電源的開關(guān)頻率不太大,,如果電源輸出是方波而不是正弦波,,那么對示波器的要求就不能從開關(guān)頻率上來定義,而是要從上升沿時間上來定義,。因為不同的頻率響應(yīng)曲線得到的數(shù)據(jù)不一樣,,比如高斯響應(yīng)的上升沿時間為0.35/BW,,平坦響應(yīng)的上升沿時間為0.4-0.45/BW。所以為了保證信號的高保真度,,要盡量保證信號帶寬在示波器的帶寬之內(nèi),。根據(jù)上升時間實際值與測試值之間的關(guān)系公式可以看出,越大帶寬的示波器,,誤差越小,。考慮包括探頭在內(nèi)的測試系統(tǒng),,帶寬越高的示波器和探頭誤差越小。雖然上升沿時間比較快的信號,,對示波器和探頭的要求比較高,,但是在實際應(yīng)用時,還要根據(jù)可接受的誤差精度,,選擇合適帶寬的示波器和探頭,。
衰減比與噪聲
示波器對輸入信號電壓有要求。如果被測信號的電壓大于示波器允許的最大電壓輸入,,那么必須先用探頭對輸入信號進(jìn)行衰減,,之后再送入示波器。如使用RTM3004示波器時,,可以選擇探頭通道100μ-10K之間任意的衰減比,,使用范圍非常廣。而且噪聲只有670μV左右,,適合精準(zhǔn)測量,。
浮地 測量
出于對成本和安全的考慮,浮地測量一直是工程師的痛點(diǎn),。在測量LLC電路的下管驅(qū)動時,,如果用示波器直接測,有可能出現(xiàn)漏電和短路的情況,,通常有八種處理方法,。
1
是剪掉AC電源線地線,但是有安全隱患,。
2
是示波器加隔離變壓器供電,,但是有安全隱患。
3
電源加隔離變壓器供電,,但是會額外占用一個通道,。
4
A、B輪流測試,,但是沒法判斷死區(qū),。
5
A采用普通無源探頭,、B采用差分探頭,但是信號上升沿斜率可能不一樣,,且沒法判斷死區(qū),。
6
采用多根無源探頭(如果使用RTM系列示波器需要再采用MATH運(yùn)算,如果使用RTE RTO系列示波器不需要額外再做運(yùn)算),,但是會額外占用一個通道,。
7
采用RTH系列隔離通道示波器,不用做運(yùn)算,,不會占用通道,,推薦使用。
8
采用兩根差分探頭,,不用做運(yùn)算,,不會占用通道,推薦使用,。
共模抑制比
已知帶寬越大,,衰減的倍率越大。在理想狀態(tài)下,,同時測量上下管時,,示波器上的上下管波形是一致的。而實際的波形中,,由于探頭的共模抑制比不夠,,會導(dǎo)致上下管的開關(guān)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)毛刺,非常影響測量,。這里使用的是RT-ZHD16差分探頭,,它的共模抑制比在100K和1G時均為60dB左右,效果非常好,。
電流 測量
在很多時候,,工程師在測量信號電壓的同時,還需要查看電流波形,。比如查看LLC電路的諧振電流的工作狀態(tài)是否正常,,這時候就需要借助電流探頭進(jìn)行電流測量。
實測 演示
在實測部分,,使用5G Sa/s,,10-bit ADC的RTM3004示波器,RT-ZHD16差分探頭,,RT-ZC20電流探頭進(jìn)行LLC半橋電路的電流和電壓測試,。連接測試電路和測試儀器,示波器顯示出上管Vds電壓波形存在正常的輕微抖動,。由于RTM3004示波器具有超高的直流偏置的功能,,特別是分析直流上疊加的紋波時優(yōu)勢明顯,。因此放大波形,可看到波形不是平坦的,,而是帶有尖峰和圓弧,。
在LLC典型電路下,可以看到上管VDS信號和驅(qū)動信號的波形都非常干凈,,說明RTM3004示波器的共模抑制比很好,。在放大諧振電流波形之后,可以看到波形有正常的抖動,,使用示波器的精確觸發(fā)功能,,在諧振電流峰值觸發(fā)波形,得到相對靜止的波形,。RTM3004示波器的觸發(fā)靈敏度非常高,,可以在臨界點(diǎn)顯示相對靜止的波形,并捕捉到異常波形,,為工程師正確調(diào)整電路提供參考。同時顯示Vds和諧振電流的波形,,可以看到關(guān)斷瞬間諧振電流的波形,。
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