在理想情況下,每個電源都應該按照為它設計的數(shù)學模型那樣工作。但現(xiàn)實的情況卻可能出現(xiàn)元器件有缺陷,負載變化,供電電源失真,甚至是放置環(huán)境的不同也會對結果造成影響,所以設計人員需要借助示波器進行電源測量。示波器的選擇不僅要考慮合適的帶寬、采樣速率和足夠的通道等因素,還要兼顧到采購成本。那么,該如何選擇一款適合自己的示波器,以及在開關電源中都有哪些實用的測量技巧呢?
在使用示波器進行實際測試時,帶寬、衰減比、浮地測量、共模抑制比、電流測量等如果測試不準確,將產(chǎn)生誤差,這會對測量結果產(chǎn)生很大影響。為了避免測試誤差,R&S的測試專家將為您一一解析以上參數(shù),確保測試準確性。
帶寬
帶寬是大多數(shù)工程師在選擇一款示波器時首先考慮的參數(shù)。通常認為應該選帶寬盡量低的示波器,滿足使用需求即可。但是隨著第三代半導體技術的發(fā)展,高寬帶示波器的需求明顯變多了。那么在設計開關電源時,到底選擇多大帶寬的示波器進行測量合適呢?
由于電源的開關頻率不太大,如果電源輸出是方波而不是正弦波,那么對示波器的要求就不能從開關頻率上來定義,而是要從上升沿時間上來定義。因為不同的頻率響應曲線得到的數(shù)據(jù)不一樣,比如高斯響應的上升沿時間為0.35/BW,平坦響應的上升沿時間為0.4-0.45/BW。所以為了保證信號的高保真度,要盡量保證信號帶寬在示波器的帶寬之內。根據(jù)上升時間實際值與測試值之間的關系公式可以看出,越大帶寬的示波器,誤差越小??紤]包括探頭在內的測試系統(tǒng),帶寬越高的示波器和探頭誤差越小。雖然上升沿時間比較快的信號,對示波器和探頭的要求比較高,但是在實際應用時,還要根據(jù)可接受的誤差精度,選擇合適帶寬的示波器和探頭。
衰減比與噪聲
示波器對輸入信號電壓有要求。如果被測信號的電壓大于示波器允許的最大電壓輸入,那么必須先用探頭對輸入信號進行衰減,之后再送入示波器。如使用RTM3004示波器時,可以選擇探頭通道100μ-10K之間任意的衰減比,使用范圍非常廣。而且噪聲只有670μV左右,適合精準測量。
浮地測量
出于對成本和安全的考慮,浮地測量一直是工程師的痛點。在測量LLC電路的下管驅動時,如果用示波器直接測,有可能出現(xiàn)漏電和短路的情況,通常有八種處理方法。
1、是剪掉AC電源線地線,但是有安全隱患。
2、是示波器加隔離變壓器供電,但是有安全隱患。
3、電源加隔離變壓器供電,但是會額外占用一個通道。
4、A、B輪流測試,但是沒法判斷死區(qū)。
5、A采用普通無源探頭、B采用差分探頭,但是信號上升沿斜率可能不一樣,且沒法判斷死區(qū)。
6、采用多根無源探頭(如果使用RTM系列示波器需要再采用MATH運算,如果使用RTE RTO系列示波器不需要額外再做運算),但是會額外占用一個通道。
7、采用RTH系列隔離通道示波器,不用做運算,不會占用通道,推薦使用。
8、采用兩根差分探頭,不用做運算,不會占用通道,推薦使用。
共模抑制比
已知帶寬越大,衰減的倍率越大。在理想狀態(tài)下,同時測量上下管時,示波器上的上下管波形是一致的。而實際的波形中,由于探頭的共模抑制比不夠,會導致上下管的開關節(jié)點出現(xiàn)毛刺,非常影響測量。這里使用的是RT-ZHD16差分探頭,它的共模抑制比在100K和1G時均為60dB左右,效果非常好。
電流測量