用示波器進行開關電源測量和分析

2020-12-06 電子產品世界

　　1 開關電源原理簡介

　　1）、開關電源是一種高頻開關式的能量變換電子電路，常作為設備的電源供應器，常見變換分類有：AC-DC、DC-DC、DC-AC 等。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201701/337774.htm

　　2）、開關電源原理框圖

圖1 開關電源原理框圖

　　（1）市電進入電源後，首先經過是最前級的EMI 濾波電路部份，EMI 濾波的主要作用是濾除外界電網的高頻脈衝對電源的幹擾，同時還有減少開關電源本身對外界的電磁幹擾。實際上它是利電感和電容的特性，使頻率為50Hz 左右的交流電可以順利通過濾波器，而高於50Hz 以上的高頻幹擾雜波將被濾波器濾除。

　　（2） 經過EMI 濾波，所得到較為平整的正弦波交流電被送入前級整流電路進行整流，整流工作都由全橋式整流二極體來擔任。經過全橋式整流二級管整流後，電壓全部變成正相電壓。不過此時得到的電壓仍然存在較大的起伏，這就必須使用高壓濾波電容進行初步穩壓，將波形修正為起伏較小的波形。

　　（3）把直流電轉化為高頻率的脈動直流電，這一步由控制電路來完成。輸出部分通過一定的電路反饋給控制電路，控制電路用來調整高頻開關元件的開關時間比例，以達到穩定輸出電壓的目的。控制電路目前已集成化，製成了各種開關電源用集成電路。

　　（4）把得到的脈動直流電，送到高頻開關變壓器進行降壓。再由二極體和濾波電容組成的低壓濾波電路進行整流和濾波就得到了設備上使用的純靜的低壓直流電。

　　3）、開關電源特點：

　　（1）開關電源是一種非線性電源，體積和重量輕。

　　（2）功率電晶體工作在開關狀態，電晶體上的功耗小，轉化效率高。

　　2 開關電源測量考慮

　　目前的電源設計人員在開發高效率、低成本電源的過程中正面臨著越來越多的限制。過去，設計人員的主要目標是經濟高效的解決方案。而現在，不斷上漲的能源成本使電源效率倍受關注。另外，例如設計緊湊性、向數字控制技術的過渡、更嚴格的電壓容限和電力質量管理規定以及 EMI規定等方面的限制都迫切要求進行快速、可靠的電源測試。日益增加的設計限制使目前的電源設計人員必須花費更多的時間進行功率設備的測量和分析。

　　儘管在最近幾年中，許多示波器的分析能力都有所提高，但是，仍然經常看到設計人員手動執行測量和表徵的情況。這些測量通常都需要大量的時間來進行捕獲、分析和報告。

　　現在，您在表徵功率設備時可以不再用耗費時間的手動測量了。用於安捷倫示波器的 U1881A 和 U1882A 功率測量應用軟體提供全套功率測量，可以直接在 Infiniium 8000 和9000系列示波器上運行，或在獨立 PC 上運行並與 InfiniiVision5000,6000 和 7000 系列示波器一起使用。安捷倫功率測量應用軟體除了偏移校正和生成報告以外還提供了 7 種模塊，以幫助您表徵設備（功率設備分析、輸入線路分析、輸出分析、打開/關閉分析、瞬時分析、調製分析）。每個模塊都包括相關的測量和設置選擇，可以輕鬆進行重複測試。

表1 開關電源測試參數

　　3 自動偏移校正和 U1880A 偏移校正夾具

　　功率測量是用電壓和電流探頭測得的電壓和電流波形逐點相乘的結果。為了執行精確的功率測量和計算，必須使用稱為"偏移校正"的程序來均衡電壓和電流探頭之間的時間延遲。這個步驟非常重要，因為電壓和電流跡線定時一旦差之毫厘，瞬時功率讀數就可能謬之千裡。為了校正這對探頭，需要使用 U1880A 偏移校正夾具，利用相同的脈衝信號驅動電壓和電流探頭。您只需單擊菜單，夾具就會自動執行偏移校正並將偏移校正值保存在功率測量軟體中，當您下一次啟動功率測量應用軟體時，便可以使用所保存的偏移校正值或再次執行偏移校正。


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