示波器测量开关电源实用技巧分享

发布时间:2022-12-21  

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。

49c0a824-7cf9-11ed-8abf-dac502259ad0.png

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。

49e596f2-7cf9-11ed-8abf-dac502259ad0.png

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

在很多时候,工程师在测量信号电压的同时,还需要查看电流波形。比如查看LLC电路的谐振电流的工作状态是否正常,这时候就需要借助电流探头进行电流测量。


实测 演示

在实测部分,使用5G Sa/s,10-bit ADC的RTM3004示波器,RT-ZHD16差分探头,RT-ZC20电流探头进行LLC半桥电路的电流和电压测试。连接测试电路和测试仪器,示波器显示出上管Vds电压波形存在正常的轻微抖动。由于RTM3004示波器具有超高的直流偏置的功能,特别是分析直流上叠加的纹波时优势明显。因此放大波形,可看到波形不是完全平坦的,而是带有尖峰和圆弧。

4a22b5c8-7cf9-11ed-8abf-dac502259ad0.png

在LLC典型电路下,可以看到上管VDS信号和驱动信号的波形都非常干净,说明RTM3004示波器的共模抑制比很好。在放大谐振电流波形之后,可以看到波形有正常的抖动,使用示波器的精确触发功能,在谐振电流峰值触发波形,得到相对静止的波形。RTM3004示波器的触发灵敏度非常高,可以在临界点显示相对静止的波形,并捕捉到异常波形,为工程师正确调整电路提供参考。同时显示Vds和谐振电流的波形,可以看到关断瞬间谐振电流的波形。


RTM3000 整合10位 ADC、10倍的存储深度和 10.1" 触摸屏以及适用于所有R&S探头的探头接口,是开关电源应用测试的理想之选。


文章来源于:电子工程世界    原文链接
本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的,且明确注明来源,不希望被转载的媒体或个人可与我们联系,我们将立即进行删除处理。

相关文章

    泰克示波器如何测峰值电压?;泰克示波器作为电子测量仪器中重要一员,我们可以利用示波器观察到各种不同信号幅度随着时间变化的波形曲线。与此同时还能通过它测量各种不同的电量,比如电压、电流等等。拥有......
    示波器能测量市电吗?示波器如何测量市电?;在使用示波器的过程中,市电测量是很多朋友都会遇到的一个测试项目,但很多朋友在测量中就产生了一些疑问,示波器能测市电吗?示波器如何测量市电?怎么......
    示波器如何测量增压电磁阀的信号;涡轮增压器在不增加发动机排气量下增加功率,涡轮增压器的好处也包括在有效的转速范围内增加转矩,与相同功率下自然吸气的发动机相比,提高了燃油经济性,降低......
    示波器电流探头延时如何测量;  示波器的标配探头只能测电压,实际上示波器本身只能测电压。如果要测量电流,就必须选择电流探头,电流探头实际上是将电流信号转化为电压信号,传输给示波器,相当......
    管及其控制电路两部分,其中示波管是一种特殊的电子管,由电子枪、荧光屏和偏转系统3部分组成,是示波器的重要组成部分。利用示波器所作的任何测量都可以看做对电压的测量,本文安泰测试主要介绍了示波器测电压......
    使用示波器如何测量装置防孤岛运行的断电时间;孤岛现象是指当电网供电因故障事故或停电维修而跳脱时,各个用户端的分布式并网发电系统(如:光伏发电、风力发电、燃料电池发电等)未能......
    检测分析其可靠性? 答:示波器早已成为检测电子线路最有效的工具之一,通过观察线路关键节点的电压电流波形可以直观地检查线路工作是否正常,验证设计是否恰当。这对提高可靠性极有帮助。当然......
    使用示波器测量电压的两种方法和需注意哪些事项;示波器测电压的方法有哪些?我们利用示波器(虚拟示波器)可以观察到各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线,同时还能测量各种不同的电量,比如电压、电流......
    示波器探头测量原理图解;在进行制作的时候,我们免不了要使用各种各样的测试仪器,而其中比较常用的的一种就是了。使用示波器的时候,我们使用探头来测量时间、频率和电压值等物理量。但是你是否有想过,探头是如何测......
    直径 2.电流探头是否和不同厂家示波器通用? 答:电流探头标配BNC接口,可匹配任何厂家示波器 3.几个mA小电流如何测量? 答:目前HCP8000系列电流探头有两个量程,测量......

我们与500+贴片厂合作,完美满足客户的定制需求。为品牌提供定制化的推广方案、专属产品特色页,多渠道推广,SEM/SEO精准营销以及与公众号的联合推广...详细>>

利用葫芦芯平台的卓越技术服务和新产品推广能力,原厂代理能轻松打入消费物联网(IOT)、信息与通信(ICT)、汽车及新能源汽车、工业自动化及工业物联网、装备及功率电子...详细>>

充分利用其强大的电子元器件采购流量,创新性地为这些物料提供了一个全新的窗口。我们的高效数字营销技术,不仅可以助你轻松识别与连接到需求方,更能够极大地提高“闲置物料”的处理能力,通过葫芦芯平台...详细>>

我们的目标很明确:构建一个全方位的半导体产业生态系统。成为一家全球领先的半导体互联网生态公司。目前,我们已成功打造了智能汽车、智能家居、大健康医疗、机器人和材料等五大生态领域。更为重要的是...详细>>

我们深知加工与定制类服务商的价值和重要性,因此,我们倾力为您提供最顶尖的营销资源。在我们的平台上,您可以直接接触到100万的研发工程师和采购工程师,以及10万的活跃客户群体...详细>>

凭借我们强大的专业流量和尖端的互联网数字营销技术,我们承诺为原厂提供免费的产品资料推广服务。无论是最新的资讯、技术动态还是创新产品,都可以通过我们的平台迅速传达给目标客户...详细>>

我们不止于将线索转化为潜在客户。葫芦芯平台致力于形成业务闭环,从引流、宣传到最终销售,全程跟进,确保每一个potential lead都得到妥善处理,从而大幅提高转化率。不仅如此...详细>>