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泰克示波器对电源的测试

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泰克示波器对电源的测试

  • 分类:技术文章
  • 作者:
  • 来源:
  • 发布时间:2021-01-15
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泰克示波器对电源的测试

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电源基础知识

 

线性电源的电压反馈电路是工作在线性(放大)状态,开关电源是指用于电压调整的管子工作在饱和和截止区,即开关状态的。

 

线性电源一般是将输出电压取样然后与参考电压送入比较电压放大器,此电压放大器的输出作为电压调整管的输入,用以控制调整管使其结电压随输入的变化而变化,从而调整其输出电压,但开关电源是通过改变调整管的开和关的时间即改变占空比来改变输出电压的。

 

从其主要特点上看:线性电源技术很成熟,制作成本较低,可以达到很高的稳定度,波纹较小,自身的干扰和噪声都比较小,但因为工作在工频(50Hz),变压器的体积比较大,效率偏低(一般满载工作的效率只有80%左右)整体体积较大,显得较笨重.且输入电压范围要求高;而开关电源是工作的高频状态,变压器的体积比较小,相对比较轻便,但是输出纹波较线性电源要大,但因结构简单,成本低,效率高(市面上的开关电源的效率也可达90%以上)在很多场合已经替代了线性电源,是未来电源发展的趋势。

 

 

开关电源的发展趋势:

 

1.提高转换效率

2.提高功率密度

3.提高可靠性

4.控制EMI;符合EMC要求

5.提高输出电源完整性

6.减少热损耗

7.降低成本。这些都要增加测试时间

 

开关电源的测试和测量:

 

 

电压和电流探头校准:

 

电压和电流探头的精度对功率测量非常重要

 

输入端电源分析:

 

1.用示波器的功率测量功能测量输入端:电源质量、谐波

2.电源质量:VRMS、V 波峰因数、频率、IRMS、I 波峰因数、有效功率、视在功率、无效功率、功率因数、相位角

3.谐波:THD-F、THD-R、RMS 测量。谐波图形显示及表格显示。按照 IEC61000-3-2 Class A 和 MILSTD-1399 第 300A 节进行测量

4.浪涌电流:当电源初次开机时,输入端的滤波电容相当于瞬间短路,回产生一个很快上升时间的冲击电流,须先计算开关电源开启时电流,选择合适的量程和电流探头,示波器选择峰值模式同时单次触发采集

5.电压探头:测量240VRMS电压需要高压差分探头

6.电流探头:典型的电流探头为霍尔感应式电流探头

 

 

谐波测量:

 

开关器件分析

 

1.开关损耗:测量一个开关周期内的功率/能量损耗

2.dI/dt、dV/dt测试:转换速率光标测量

3.调制分析:+脉宽、-脉宽、周期、频率、+占空比和 –占空比调制类型的图形显示

4.安全作业区:开关设备安全作业区测量的图形显示和模板测试

 

开关损耗:

 

开关器件的理想状态,关闭时,电流为零。开启时,电压为零。所以整体功耗为零

 

 

实际中开关器件的开启和关闭的转换过程中,都有电压和电流的损耗

 

工作中的开关器件的测量:

 

 

粉色为计算得到的功率损耗,通过局部放大测量不同状态下的功率损耗

 

安全工作区测量:

 

 

输出端分析:

 

1.纹波测量:输出电压的纹波

2.纹波:1)不同探头及测量方法的差别2)示波器设置为AC耦合3)对于低电压/低纹波输出的测试,通常需要用1:1衰减倍数的探头

 

 

①首先探头要选择合适的档位,如果电压比较大,或者对带宽要求比较高的情况下可使用X10档,普通情况下建议使用X1档,避免不必要的噪声衰减影响纹波的测量。

 

 

图1探头档位选择

 

②纹波属于是交流成分,所以“通道耦合”方式可使用“交流”方式,限制直流信号的输入,如图2所示。

③可适当的使用“带宽限制”功能,可选择“20MHz”带宽限制,将不必要的高频噪声滤除,如图2所示。

 

图2通道界面参数设置

 

④除此之外,更重要的一点就是要避免电磁辐射等对信号的干扰,所以在测量时建议使用“接地弹簧”接地,避免长接地线带来的不必要干扰。

 

图3 接地的方式的对比

 

⑤触发方式可以选用边沿触发,触发模式可以在Auto/Normal状态下均可。

⑥适当调整水平时基,垂直档位和垂直偏移,使波形信号在屏幕的中央以较好的效果显示。

  

具体捕获的纹波如下图4所示

 

图4 正确捕抓的纹波

 

  从图4中可以看出,正确的纹波测量方式可以清晰的捕抓到正常的纹波,减少了不必要的噪声和杂波对纹波的影响,基本上就是一条干净的纹波了,在这样的基础上进行电源纹波测量,可以更精确的测量纹波的值,进而准确估测电源质量。

 

  纹波测试一般以峰峰值来表示,具体可以使用【measure】进行自动测量,基于全存储深度的基础上测量纹波的参数,或者也可以使用“一键光标”进行手动测量,如下图5所示。

 

图5 纹波的测量数据

 

推荐电源测试配置:

MDO3014示波器+TCP0030A电流探头+MDO3PWR电源分析模块+TMDP0200电压差分探头+067-1686-xx探头校正夹具

MDO3000系列示波器可以根据需要选择带宽升级,最高1GHz。可以升级信号源功能、频谱仪功能、数字通道分析功能等,购买的标配具有4 位 ACrms、DC、AC+DCrms 电压测量和 5 位频率计数器。

 

 

更多详情登陆:www.meastech.cn

 

 

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