基于普源RIGOL示波器的开关电源完整性测试(二)

       上一篇文章我们介绍了在利用普源示波器测试开关电源完整性前要思考和准备的工作。这一篇我们接着看对主要测试项目的测量分析。

　　首先还是安全问题，我们在测试时要保证测试人员的安全：

　　示波器电源未接地线可能存在的危害：

　　·操作人员可能触电，非常的危险;

　　·分布电容，会对待测点带来较大的容性负载，可能损坏待测电路;

　　·分布电感，可能带来并不存在的振铃现象;

　　·未接地的示波器，其 EMC 性能在一定程度上会降低，导致示波器寿命降低，同时也会受到空间电磁波干扰或者干扰被测电路，导致波形失真

　　接下来我们看看对以下测试项目的分析：

　　·电源质量

　　·电流谐波

　　·突入电流

　　·开关损耗

　　·安全工作区

　　·调制分析

　　·纹波和噪声

　　1、电源输入端分析

　　2、电流谐波分析

       测量开关电源是否符合 IEC61000-3-2 电流谐波标准。

　　按对谐波电流之限制，设备可被分为以下 4 类：

　　A 类：平衡的三相设备、家用电器(不包括列入 D 类的设备)、工具(不包括便携式工

　　具)、白炽灯调光器、音频设备，以及未规定为 B/C/D 类的设备

　　B 类：便携式电动工具、不属于专用设备的弧焊设备

　　C 类：照明设备

　　D 类：功率不大于 600W 的下列设备：个人计算机以及显示器、电视接收机

　　·高达 40 次谐波测量

　　·支持 50/60/400Hz工频

　　·FFT 显示& Bar 显示

　　·THD 总谐波失真测量

　　3、浪涌电流分析

      确认流过各元器件的电流是否超过了允许值。

　　开关电源第一次打开时，输入端的滤波电容相当于瞬间短路，会产生一个上升时间较快，幅度较大(正/负)的瞬态开机电流。

　　执行浪涌电流测量，可以确认 AC 开关、整流桥、保险丝、EMI 滤波器是否超过允许电流限制。反复开关环路，AC 输入电压不应损坏电源，或导致保险丝烧断一般会将示波器设置为峰值检测模式，使用单次触发捕获波形。

　　4、开关器件分析

　　开关损耗分析：测量开关器件的功率和能量损耗大小。

　　理想状态下，开关损耗=导通损耗(VDS=0V)+关断损耗(IDS=0A)=0W。

　　但实际情况并非那么令人满意，开关电源的功率和能量损耗大部分出现在在晶体管的开启和关闭切换时间里，即 T1-T2 和 T3-T4 时段。另外在 T2-T3 时段里，晶体管处于导通状态，此时电压为晶体管最小饱和电压，并产生电流，这也会引入功率损耗。

　　在晶体管关断阶段，损耗微乎其微，理论上可视为零。但有一种可能也会引入功率损耗，那就是电流探头未经偏置校准。这种损耗，在开关电源里并未实际发生，但因测量方法的不当，得到了错误的结果。所以，我们强调在测量之前，一定要对电流探头和电压探头进行偏置校准和补偿。另外还需要对电压和电流通道间的延时进行校准，以确保 T1/T2/T3/T4 时间差的准确性。

　　5、安全工作区 SOA：

　　开关器件应工作在安全工作区内，此指标可通过开关器件数据手册查询得到此指标，主要反映开关器件漏极-源极电压和源极电流在安全工作状态下的关系。

　　调制分析：

　　反馈控制环路目的是稳定输出电压，调制分析正是分析开关电源的控制环路特性。

　　6、电源输出端分析

　　纹波和噪声：PARD (periodic and random deviation 周期和随机性干扰)

　　低频纹波：主要为 50Hz 工频及其谐波成分，幅值小，易滤除

　　高频纹波：主要为开关管在导通和截止的过程中产生的干扰

　　控制环路：控制环路并非实时响应，无法做到完全的线性调节

　　测量建议：

　　·尽量减少示波器探头接地线的影响

　　·摘去示波器探头帽和接地鳄鱼夹

　　·使用接地弹簧针，并选择离信号点最近的接地点接地

　　·使用 1:1 衰减比例探头

　　·建议使用 AC 耦合

　　·打开示波器 20MHz 带宽限制

　　·可并联 0.1uF 电容

　　·示波器保持良好接地

　　安泰测试用两篇文章介绍完基于普源RIGOL示波器的开关电源完整性测试，你学会了吗?如果你还有其他疑问，欢迎登陆安泰测试(www.agitek.com.cn)进行咨询。