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让测量变简单!用示波器进行开关电源测量的实用技巧


  来源: 罗德与施瓦茨中国 时间:2022-08-17 编辑:清风
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在理想情况下,每个电源都应该按照为它设计的数学模型那样工作。但现实的情况却可能出现元器件有缺陷,负载变化,供电电源失真,甚至是放置环境的不同也会对结果造成影响,所以设计人员需要借助示波器进行电源测量。示波器的选择不仅要考虑合适的带宽、采样速率和足够的通道等因素,还要兼顾到采购成本。那么,该如何选择一款适合自己的示波器,以及在开关电源中都有哪些实用的测量技巧呢?



在使用示波器进行实际测试时,带宽、衰减比、浮地测量、共模抑制比、电流测量等如果测试不准确,将产生误差,这会对测量结果产生很大影响。为了避免测试误差,R&S的测试专家将为您一一解析以上参数,确保测试准确性。


带宽


带宽是大多数工程师在选择一款示波器时首先考虑的参数。通常认为应该选带宽尽量低的示波器,满足使用需求即可。但是随着第三代半导体技术的发展,高宽带示波器的需求明显变多了。那么在设计开关电源时,到底选择多大带宽的示波器进行测量合适呢?


由于电源的开关频率不太大,如果电源输出是方波而不是正弦波,那么对示波器的要求就不能从开关频率上来定义,而是要从上升沿时间上来定义。因为不同的频率响应曲线得到的数据不一样,比如高斯响应的上升沿时间为0.35/BW,平坦响应的上升沿时间为0.4-0.45/BW。所以为了保证信号的高保真度,要尽量保证信号带宽在示波器的带宽之内。根据上升时间实际值与测试值之间的关系公式可以看出,越大带宽的示波器,误差越小。考虑包括探头在内的测试系统,带宽越高的示波器和探头误差越小。虽然上升沿时间比较快的信号,对示波器和探头的要求比较高,但是在实际应用时,还要根据可接受的误差精度,选择合适带宽的示波器和探头。



衰减比与噪声


示波器对输入信号电压有要求。如果被测信号的电压大于示波器允许的最大电压输入,那么必须先用探头对输入信号进行衰减,之后再送入示波器。如使用RTM3004示波器时,可以选择探头通道100μ-10K之间任意的衰减比,使用范围非常广。而且噪声只有670μV左右,适合精准测量。


浮地测量


出于对成本和安全的考虑,浮地测量一直是工程师的痛点。在测量LLC电路的下管驱动时,如果用示波器直接测,有可能出现漏电和短路的情况,通常有八种处理方法。


1、是剪掉AC电源线地线,但是有安全隐患。


2、是示波器加隔离变压器供电,但是有安全隐患。


3、电源加隔离变压器供电,但是会额外占用一个通道。


4、A、B轮流测试,但是没法判断死区。


5、A采用普通无源探头、B采用差分探头,但是信号上升沿斜率可能不一样,且没法判断死区。


6、采用多根无源探头(如果使用RTM系列示波器需要再采用MATH运算,如果使用RTE RTO系列示波器不需要额外再做运算),但是会额外占用一个通道。


7、采用RTH系列隔离通道示波器,不用做运算,不会占用通道,推荐使用。


8、采用两根差分探头,不用做运算,不会占用通道,推荐使用。



共模抑制比


已知带宽越大,衰减的倍率越大。在理想状态下,同时测量上下管时,示波器上的上下管波形是一致的。而实际的波形中,由于探头的共模抑制比不够,会导致上下管的开关节点出现毛刺,非常影响测量。这里使用的是RT-ZHD16差分探头,它的共模抑制比在100K和1G时均为60dB左右,效果非常好。


电流测量


关键词:示波器 开关电源 测量    浏览量:4019

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