實例演示,帶你深入了解開關電源測試
2020-12-06 電子發燒友實例演示，帶你深入了解開關電源測試
秩名 發表於 2013-06-07 10:48:04
近幾年，電力電子設備與人們的工作、生活的關係日益密切，程控交換機、通訊、電子設備、控制設備等都已廣泛地使用了開關電源，大大促進了開關電源技術的迅速發展。在開關電源向高頻、高可靠、低耗、低噪聲、抗幹擾和模塊化方向發展的同時，也對產品設計驗證和功能測試提出了更為嚴格的要求。本文中將以 RIGOL（北京普源精儀科技有限責任公司）的產品為例介紹一些開關電源的常用測試方案。本測試方案中用到的儀器分別是RIGOL DS1302CA數字示波器、DM3064數字萬用表及DG系列函數/任意波形信號發生器。
數字示波器應用方案
瞬態響應信號測量
負載瞬變時間是一項動態時間，它是負載電流瞬變後開關電源的輸出電壓穩定到預先規定穩定帶內的時間。測量信號的過程中，示波器必須有足夠的採樣率和波形捕獲率才能有效的捕獲到需要的波形。我們通常所測的響應為μs或ms量級，而RIGOL的DS1302CA可以測量最小1.2ns的上升時間，完全可以捕獲該瞬變信號。圖2反映了電流由0.1mA到65mA的過程中電壓瞬態變化情況。
及時發現有害波形信號
電源的開啟延遲是從施加交流輸入至輸出達到其調整範圍之內的時間。如果開關電源在開啟時，有有害波形產生，即有可能損壞開關電晶體的電流尖峰。對於該有害波形，可以通過抑制電路等方法來消除。而通過用示波器的測量，就可以及時發現有害波形，並在電源開啟的瞬間，有效地抑制有害信號的產生，間接提高後需電源的工作效率。圖3是 DS1302CA捕獲的波形。
在系統中重現信號
如果捕捉到偶發、瞬時信號後不僅僅滿足於對該信號的簡單分析與計算，還希望能夠在系統中重現該信號，那麼RIGOL數字示波器與函數/任意波形信號發生器的無縫互連則可以提供完美的解決方案。DG3121A信號發生器可以通過專用接口直接訪問DS1302CA的波形內存，從而在信號發生器上再現之前捕獲的毛刺或偶發信號波形。通過這樣的方法，可以再現信號，讓測試測量更加方便。
同時測量輸入輸出信號
在開關電源測試中經常同時測量電路的輸入和輸出端，但輸入和輸出電壓的差距較大給操作帶來了一定難度。DS1302A的交替觸發能夠同時測量分析輸入和輸出兩個信號，解決了操作上的難題。以往在中端示波器中，雙通道同時顯示時都是時基共用，而現在的產品就可用交替觸發來實現兩個通道各自有自己的時基，並且在各通道上可以選取不同的觸發方式。如圖5示，兩個不同的信號，一個是Vpp=188V的信號，另一個是Vpp=102mV的信號，它們的頻率分別為 50Hz和20kHz。
捕獲紋波和分析噪聲
紋波和噪聲是在所有其他參數恆定的條件下，在規定帶寬內直流輸出電壓對其平均值的周期性和隨機性偏離，它代表調整和濾波電路後面直流輸出電壓中所殘存不需要的交流和噪聲成分。紋波和噪聲可以用有效值或峰峰值度量，峰峰值可以提供有關高幅度、短持續時間尖峰的信息，而有效值則有利於確定預期的信噪比。具體的講，紋波是出現在輸出端子間的一種與輸入頻率和開關頻率同步的成分，用峰-峰（peak to peak）值表示，一般在輸出電壓的0.5%以下；噪聲是出現在輸出端子間的紋波以外的一種高頻成分，也用峰-峰（peak to peak）值表示，一般在輸出電壓的1%左右。紋波噪聲是二者的合成，用峰-峰（peak to peak）值表示，一般在輸出電壓的 2%以下。圖6是DS1302CA觀察的紋波信號波形。
數字萬用表應用方案
開關電源漂移測量
漂移主要指電源輸出電流或電壓的周期和隨機偏離。開關電源的漂移測量需要很長時間，並對測量精度要求較高。實際測量中我們一般會把所有測量出來的數據做一個統計，然後在這個統計值的基礎上計算出它的PPM值，總時間在24小時左右。這個測試過程不但枯燥而且很容易出錯，為了能讓工程師的測量變得更加方便，並且讓測量誤差降到最小，RIGOL提供了DM3064萬用表加PC控制的解決方案。
通常實驗時，我們不但要滿足測試精度和測試速度的高要求，還要保障一定量的測試時間。這樣一來，如果長期值守，就難免會出現測量失誤。為解決這個問題，我們可以通過計算機軟體控制測量，讓萬用表採集每隔一段時間的電壓、電流，而對於時間段的大小，工程師也可以任意設定，真正實現通過萬用表輕鬆採集數據。DM3064可以實現一路最多採集200萬個數據，如果要存儲更多的數據也可以選擇直接存儲到U盤或者存儲到電腦中。使用DM3064的方便之處在於數據採集後其自帶軟體可以直接完成數據保存，把數據保存為txt或mdb資料庫文件，以便於藉助數學分析工具在電腦上直接對這些數據進行分析。
多路巡檢測量
如果我們已經不滿足於單路測量，希望實現多路同時測量，則可以選擇DM3064的數據巡檢功能多路巡檢測量，最多能夠實現一次同時測量16路信號。同時測量每個輸出模塊的電流電壓後，可通過計算機軟體統計出需要的數據，然後再對統計到的每路數據進行分析。如果我們想看數據在巡檢時候的波形，也可以打開波形顯示，觀察數據巡檢時候的數據變化曲線。在波形圖中，我們可以通過Ultralogger軟體在PC上很直觀地看到電壓電流變化曲線，RIGOL萬用錶針對數據的巡檢和採集功能可以快速實現電流電壓的巡檢 和數據採集。並且Ultralogger軟體能通過GPIB和USB總線實現現場控制，也可以通過LAN實現遠程控制，並且能把每個工作站的數據報告定期返回給遠程的伺服器。
溫度測量
溫度測量是電源產品測試過程中最重要的環節之一，現在的電源產品都要滿足FEC、VDE、UL、CSA、FCC等溫度測量標準，所以溫度對於電源也是重要的測量參數之一。隨著電源技術的進步，產品對溫度的要求越來越高。在測量過程中，可以用DM3064萬用表加上溫度傳感器把採集到的物理信號轉化為電信號，然後轉化為相應的溫度值。同理，如果需要別的方面的應用，也可以使用相應的傳感器進行測量，選擇採集功能實現快速傳感的測量功能。
其他應用測量
在開關電源行業中，需要模擬開關管開關的頻率和同步頻率來進行測量，在這類產品測試中，可以增加信號源來模擬開關電源在不同狀態下的工作頻率。也可以使用信號發生器發出的信號來模擬原控制信號。除了可以選擇上面提到的DG3121A，還可以選擇DG2000系列和DG1000系列的信號源。另外，可以把上面的儀器都集成到測試系統中去，把信號源、萬用表、示波器、功率計等綁定在一起，通過軟體的控制可以來實現不同性能及其輸入輸出特性的測試，實現生產線的自動化測試，如圖10。
打開APP閱讀更多精彩內容
聲明：本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人，不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用，如有內容圖片侵權或者其他問題，請聯繫本站作侵刪。 侵權投訴
相關焦點
-
開關電源負載、輸出電壓測試要點匯總——民熔電氣大牛的經驗之談
開關電源，又稱交換式電源、開關變換器，是一種高頻化電能轉換裝置，是電源供應器的一種。民熔開關電源利用的切換電晶體多半是在全開模式及全閉模式之間切換，這兩個模式都有低耗散的特點，切換之間的轉換會有較高的耗散，但時間很短，所以民熔開關電源比較節省能源，產生廢熱較少。 -
EMC設計之工程實例——開關電源設計
如果你在汽車電子設計、開關電源設計、系統設計或者設備級設計中正受到EMC/EMI類問題的困擾，本系列文章將通過工程實例分析，為你排憂解難。 通常，仿真軟體對於EMC/EMI類問題工程問題的處理過程為「建模－》復現問題－》改進設計」。然而，EMC/EMI問題具有隨機性和多變性的特點，因此，完整的「復現」一個實際工程中的EMC/EMI問題是很難做到。 -
你真的了解開關電源嗎?
雖然市面上有很多介紹開關電源的書籍，但仍然缺少快速入門及經驗總結類的資料，所以，儘管資料豐富，但還是有很多人不知道怎樣利用。當然這篇文檔只是入門介紹，深入研究還要看其他專著。從電網得到的交流電或由電池取得的直流電是隨環境溫度、時間和負載所變化的，它們不能直接成為電子設備所需的內部電源。 -
開關電源的測試項目
良好的開關電源必須符合所有功能規格、保護特性、安全規範(如UL、CSA、VDE、DEMKO、SEMKO，長城等等之耐壓、抗燃、漏電流、接地等安全規格)、電磁兼容能力(如FCC、CE等之傳導與幅射幹擾)、可靠性(如老化壽命測試)、及其他特定需求等。 -
如何去測試「高頻開關電源」噪聲
如何去測試「高頻開關電源」噪聲 工程師3 發表於 2018-04-23 15:48:00 這篇文章以實際測試案例說明了測量電源紋波和測量電源噪聲在示波器帶寬要求上的不同及不同帶寬所引起的測量結果的巨大差異 -
開關電源的測試步驟
良好的開關電源必須符合所有功能規格、保護特性、安全規範（如UL、CSA、VDE、DEMKO、SEMKO，長城等等之耐壓、抗燃、漏電流、接地等安全規格）、電磁兼容能力（如FCC、CE等之傳導與幅射幹擾）、可靠性（如老化壽命測試）、及其他之特定需求等。 -
開關電源系統-待機功耗測試&分析
我們用AC／DC的開關電源系統，不同的產品應用要求不一樣，有500mW、300mW、再到100mW，後面還會要求充電器達到10mW以下功耗要求！我用FLY為例來進行理論和實際的測試分析1．取決於開關頻率和功率電路的設計，後面也會陸續提到影響轉換效率的一些因素。從目前我了解的情況分析，AC／DC類的功能電源晶片，只要功能不是特別複雜的，Icc都應該能做到uA這個數量級。只有一些很複雜的晶片，比如PFC＋LLC combo這種，或是大功率電源中所採用的數字晶片耗電才會在mA級別。 -
開關電源增益穩定性分析-電源管理-電子工程世界網
四、開關電源穩定性測試案例：在了解影響產品穩定性的因素和判定準則以及怎樣來檢測產品後，就可以對所測的產品結果進行分析了。下面就以DELAT公司寬壓系列的一款產品來做實驗，實際接地部分測試結果見。增益。 示波器開關電源測試實例講解 ，做到心中有數。 -
開關電源極限測試解讀——民熔電氣大牛的獨到見解令人茅塞頓開
開關電源，又稱交換式電源、開關變換器，是一種高頻化電能轉換裝置，是電源供應器的一種。民熔開關電源利用的切換電晶體多半是在全開模式及全閉模式之間切換，這兩個模式都有低耗散的特點，切換之間的轉換會有較高的耗散，但時間很短，所以民熔開關電源比較節省能源，產生廢熱較少。 -
開關電源測量的經驗總結
電子器件的電源測量通常情況是指開關電源的測量(當然還有線性電源)。講述開關電源的資料非常多，本文討論的內容為PWM開關電源，而且僅僅是作為測試經驗的總結，為大家簡述容易引起系統失效的一些因素。因此，在閱讀本文之前，已經假定您對於開關電源有一定的了解。 -
地線要短――測試開關電源紋波時
開關電源的紋波是指，疊加在開關電源輸出電壓上，頻率與開關頻率一致的交流量，其產生原因是開關電源的電流紋波作用在電容的ESR上。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201807/383961.htm測量紋波、噪聲，需要使用隔直板+同軸電纜，而隔直板上的電容容量需要根據開關頻率進行確定。紋波測量：用同軸電纜從電源模塊上引出輸出，接到隔直板上，然後再通過同軸電纜接入示波器。 -
高頻開關電源電路原理圖文實例
二、控制電路一方面從輸出端取樣，經與設定標準進行比較，然後去控制逆變器，改變其頻率或脈寬，達到輸出穩定，另一方面，根據測試電路提供的資料，經保護電路鑑別，提供控制電路對整機進行各種保護措施。三、檢測電路除了提供保護電路中正在運行中各種參數外，還提供各種顯示儀表資料。 -
開關電源之驅動電路的相關測試
開關電源，又稱交換式電源、開關變換器，是一種高頻化電能轉換裝置，是電源供應器的一種。民熔開關電源利用的切換電晶體多半是在全開模式及全閉模式之間切換，這兩個模式都有低耗散的特點，切換之間的轉換會有較高的耗散，但時間很短，所以民熔開關電源比較節省能源，產生廢熱較少。民熔開關電源的高轉換效率是其一大優點，而民熔開關電源工作頻率高，也可以使用小尺寸、輕重量的變壓器，民熔開關電源重量也會比較輕。民熔開關電源產品廣泛應用於工業自動化控制、軍工設備、科研設備、LED照明等領域。 -
開關電源測試規範詳解
七．輸出欠壓保護：當輸出電壓在標準值以下時，檢測輸出電壓下降或為保護負載及防止誤操作而停止電源並發出報警信號，多為輸出電壓的80%——30%左右。八．過熱保護：在電源內部發生異常或因使用不當而使電源溫升超標時停止電源的工作並發出報警信號。 -
開關電源維修教程_開關電源維修從入門到精通_開關電源故障檢修方法
電子設備電氣故障的檢修，本著從易到難的原則，基本上都是先從電源入手，在確定其電源正常後，再進行其他部位的檢修，且電源故障佔電子設備電氣故障的大多數。故了解開頭電源基本工作原理，熟悉其維修技巧和常見故障，有利於縮短電子設備故障維修時間，提高個人設備維護技能。 -
利用數字示波器測試開關電源的方法
從傳統的模擬型電源到高效的開關電源，電源的種類和大小千差萬別。它們都要面對複雜、動態的工作環境。設備負載和需求可能在瞬間發生很大變化。即使是「日用的」開關電源，也要能夠承受遠遠超過其平均工作電平的瞬間峰值。設計電源或系統中要使用電源的工程師需要了解在靜態條件以及最差條件下電源的工作情況。 -
深入了解開關電源中的二極體!
通常在開關電源連續模式反向恢復過程中，二極體流過較大的反向電流同時承受了較大的反向電壓，因此造成了很大的反向恢復損耗，所以一般選反向恢復時間越短的越好，在電壓應力較低的情況下肖特基是首選。在CCM PFC中，為了降低這個損耗，通常的超快恢復二極體（標稱反向恢復時間十幾到幾十ns）仍然差強人意，需要用到SiC二極體。 -
深入分析開關損耗的改善辦法
打開APP 深入分析開關損耗的改善辦法 發表於 2019-06-14 11:21:41 關於開關電源的損耗問題一直困擾著無數工程師，結合電路來深入分析下開關損耗的改善辦法。 -
開關電源變壓器解析,如何判斷開關電源變壓器的好壞
開關電源變壓器是加入了開關管的電源變壓器，在電路中除了普通變壓器的電壓變換功能，還兼具絕緣隔離與功率傳送功能一般用在開關電源等涉及高頻電路的場合。 開關電源變壓器的分類及其參數： 開關電源變壓器分單激式開關電源變壓器和雙激式開關電源變壓器，兩種開關電源變壓器的工作原理和結構並不是一樣的。 -
帶PFC的開關電源作用介紹 淺談帶PFC的開關電源性能特點
帶PFC的開關電源作用介紹 淺談帶PFC的開關電源性能特點 工程師譚軍 發表於 2018-10-09 09:54:38 本文主要是關於PFC穩壓開關電源的相關介紹