示波器有效輔助開關(guān)電源實(shí)現(xiàn)Q/A

　　Q1：開關(guān)電源輸出電壓的紋波是一個(gè)重要的指標(biāo)，如何正確使用示波器來測(cè)量這個(gè)指標(biāo)?

　　A1：紋波的定義是附著于直流電平之上的包含周期性與隨機(jī)性成分的雜波信號(hào)，英文稱為 PARD (Periodic And Random Deviation)。它的定義是雜波的峰峰值。測(cè)量紋波要注意的事項(xiàng)：

　　示波器探頭地線會(huì)帶來很大紋波，應(yīng)該拔掉地線直接使用探頭內(nèi)地線進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)然，最好的測(cè)量方法是使用50歐姆終端電阻，用BNC電纜直接聯(lián)結(jié)到示波器，這里應(yīng)該注意該50歐姆電阻要考慮功耗，可能要大功率電阻。

　　相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)要求，比如是否要分出周期性工頻紋波和開關(guān)紋波，高頻噪聲等。再比如，測(cè)量頻率是否要限制在20MHz以下。

　　Q2：開關(guān)電源總會(huì)有電磁輻射，同時(shí)也有可能受到其他電器設(shè)備的干擾。怎樣做才能達(dá)到開關(guān)電源即不受其他電器的干擾，又有效地防止其向外輻射呢?

　　A2：開關(guān)電源因工作在高電壓大電流的開關(guān)狀態(tài)下，其引起的電磁兼容性問題是相當(dāng)復(fù)雜的。從整機(jī)的電磁兼容性講，主要有共阻抗耦合、線間耦合、電場(chǎng)耦合、磁場(chǎng)耦合和電磁波耦合幾種。電磁兼容產(chǎn)生的三個(gè)要素為：干擾源、傳播途徑及受干擾體。共阻抗耦合主要是干擾源與受干擾體在電氣上存在共同阻抗，通過該阻抗使干擾信號(hào)進(jìn)入受干擾對(duì)象。線間耦合主要是產(chǎn)生干擾電壓及干擾電流的導(dǎo)線或PCB線，因并行布線而產(chǎn)生的相互耦合。電場(chǎng)耦合主要是由于電位差的存在，產(chǎn)生的感應(yīng)電場(chǎng)對(duì)受干擾體產(chǎn)生的耦合。磁場(chǎng)耦合主要是大電流的脈沖電源線附近產(chǎn)生的低頻磁場(chǎng)對(duì)干擾對(duì)象產(chǎn)生的耦合。而電磁波耦合，主要是由于脈動(dòng)的電壓或電流產(chǎn)生的高頻電磁波，通過空間向外輻射，對(duì)相應(yīng)的受干擾體產(chǎn)生的耦合。實(shí)際上，每一種耦合方式是不能嚴(yán)格區(qū)分的，只是側(cè)重點(diǎn)不同而已。

　　從電磁兼容性的三要素講，要解決開關(guān)電源的電磁兼容性，可從三個(gè)方面入手。1)減小干擾源產(chǎn)生的干擾信號(hào);2)切斷干擾信號(hào)的傳播途徑;3)增強(qiáng)受干擾體的抗干擾能力。在解決開關(guān)電源內(nèi)部的電磁兼容性時(shí)，可以綜合運(yùn)用上述三個(gè)方法，

　　以成本效益比及實(shí)施的難易性為前提。對(duì)開關(guān)電源產(chǎn)生的對(duì)外干擾，如電源線諧波電流、電源線傳導(dǎo)干擾、電磁場(chǎng)輻射干擾等，只能用減小干擾源的方法來解決。一方面，可以增強(qiáng)輸入輸出濾波電路的設(shè)計(jì)，改善有源功率因數(shù)校正(APFC)電路的性能，減少開關(guān)管及整流續(xù)流二極管的電壓電流變化率，采用各種軟開關(guān)電路拓?fù)浼翱刂品绞降取Ａ硪环矫?，加?qiáng)機(jī)殼的屏蔽效果，改善機(jī)殼的縫隙泄漏，并進(jìn)行良好的接地處理。而對(duì)外部的抗干擾能力，如浪涌、雷擊應(yīng)優(yōu)化交流輸入及直流輸出端口的防雷能力。通常，對(duì)1.2/50μs開路電壓及8/20μs短路電流的組合雷擊波形，因能量較小，可采用氧化鋅壓敏電阻與氣體放電管等的組合方法來解決。

　　減小開關(guān)電源的內(nèi)部干擾，實(shí)現(xiàn)其自身的電磁兼容性，提高開關(guān)電源的穩(wěn)定性及可靠性，應(yīng)從以下幾個(gè)方面入手：

　　注意數(shù)字電路與模擬電路PCB布線的正確區(qū)分、數(shù)字電路與模擬電路電源的正確去耦;

　　注意數(shù)字電路與模擬電路單點(diǎn)接地、大電流電路與小電流特別是電流電壓取樣電路的單點(diǎn)接地以減小共阻干擾、減小地環(huán)的影響;

　　布線時(shí)注意相鄰線間的間距及信號(hào)性質(zhì)，避免產(chǎn)生串?dāng)_;減小地線阻抗;

　　減小高壓大電流線路特別是變壓器原邊與開關(guān)管、電源濾波電容電路所包圍的面積;

　　減小輸出整流電路及續(xù)流二極管電路與直流濾波電路所包圍的面積;

　　減小變壓器的漏電感、濾波電感的分布電容;

　　采用諧振頻率高的濾波電容器等。

　　Q3：開關(guān)電源在低溫下啟動(dòng)(如：-20℃以下)有什么特殊的要求嗎?

　　A3：關(guān)鍵是器件選擇的溫度范圍。比如電容、MOSFET、二極管等等。

　　Q4：如何精確的去測(cè)試開關(guān)電源的紋波與噪音?在測(cè)試Ripple & noise時(shí)是不是要在專門的實(shí)驗(yàn)室才可以,因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中的其它設(shè)備對(duì)它的影響都比較大在TDS430中應(yīng)如何去設(shè)定呢?

　　A4：當(dāng)然如果您有專門的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行紋波測(cè)量是最理想的。在不具備這個(gè)條件的時(shí)候應(yīng)當(dāng)注意的問題有：

　　示波器應(yīng)該有良好的接地。

　　如果您的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)有帶寬限制的要求，應(yīng)該打開TDS430A中的20MHz帶寬限制，使用示波器的交流耦合

　　使用BNC電纜，并用TDS430A的50歐姆輸入阻抗檔進(jìn)行測(cè)量(這時(shí)您可能需要50歐姆的大功率負(fù)載，BNC適配器或者制作測(cè)試夾具)

　　為提高測(cè)量精度，不應(yīng)該使用示波器的探頭，示波器探頭的地線會(huì)引入比較大的噪聲。

　　Q5：在AC/DC開關(guān)電源中能否用示波器進(jìn)行功率因數(shù)測(cè)量?如何進(jìn)行測(cè)量?

　　A5：其實(shí)使用示波器測(cè)量功率因數(shù)就是測(cè)量電壓與電流之間的相位差即cosφ，同時(shí)泰克TDS5000功率測(cè)試系統(tǒng)也自動(dòng)對(duì)PFC的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量(如：THD,True Power,Apparent Power,Power Factor等)。

　　Q6：用泰克示波器的FFT功能可以看到開關(guān)電源的輻射的頻率及幅度，但是這里面的幅度的值與認(rèn)證中心的值的概念是一樣嗎?假如不是，怎樣轉(zhuǎn)換?而且我還發(fā)現(xiàn)，假如在看波形時(shí)選不同的V/DIV，在FFT狀態(tài)下有不同的幅度?正常嗎?---我用的型號(hào)是TDS1012。

　　A6：使用示波器的FFT功能測(cè)得的幅值只能作為定性的分析，而不能作為定量的分析，因此只具備參考價(jià)值，若希望對(duì)頻譜幅度進(jìn)行分析可選擇Blackman-Harris窗口,這樣效果會(huì)好一些;當(dāng)轉(zhuǎn)換V/div時(shí)一定會(huì)對(duì)FFT的幅值產(chǎn)生影響，因?yàn)檫@是受到示波器本身的ADC的分辨率限制，所以我們?yōu)榱讼Ｍ岣邷y(cè)量精度，一般會(huì)選擇將波形盡可能占滿整個(gè)屏幕(但決不能超出屏幕)，也就是選擇較小的V/div檔位。