實例演示，帶你深入了解開關電源測試

　　近幾年，電力電子設備與人們的工作、生活的關系日益密切，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(fā)展。在開關電源向高頻、高可靠、低耗、低噪聲、抗干擾和模塊化方向發(fā)展的同時，也對產(chǎn)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(chǎn)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(shù)字示波器、DM3064數(shù)字萬用表及DG系列函數(shù)/任意波形信號發(fā)生器。

　　數(shù)字示波器應用方案

　　瞬態(tài)響應信號測量

　　負載瞬變時間是一項動態(tài)時間，它是負載電流瞬變后開關電源的輸出電壓穩(wěn)定到預先規(guī)定穩(wěn)定帶內(nèi)的時間。測量信號的過程中，示波器必須有足夠的采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(tài)變化情況。

　　及時發(fā)現(xiàn)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范圍之內(nèi)的時間。如果開關電源在開啟時，有有害波形產(chǎn)生，即有可能損壞開關晶體管的電流尖峰。對于該有害波形，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(fā)現(xiàn)有害波形，并在電源開啟的瞬間，有效地抑制有害信號的產(chǎn)生，間接提高后需電源的工作效率。圖3是 DS1302CA捕獲的波形。

　　在系統(tǒng)中重現(xiàn)信號

　　如果捕捉到偶發(fā)、瞬時信號后不僅僅滿足于對該信號的簡單分析與計算，還希望能夠在系統(tǒng)中重現(xiàn)該信號，那么RIGOL數(shù)字示波器與函數(shù)/任意波形信號發(fā)生器的無縫互連則可以提供完美的解決方案。DG3121A信號發(fā)生器可以通過專用接口直接訪問DS1302CA的波形內(nèi)存，從而在信號發(fā)生器上再現(xiàn)之前捕獲的毛刺或偶發(fā)信號波形。通過這樣的方法，可以再現(xiàn)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(jīng)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(fā)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(xiàn)在的產(chǎn)品就可用交替觸發(fā)來實現(xiàn)兩個通道各自有自己的時基，并且在各通道上可以選取不同的觸發(fā)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(shù)恒定的條件下，在規(guī)定帶寬內(nèi)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后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(xù)時間尖峰的信息，而有效值則有利于確定預期的信噪比。具體的講，紋波是出現(xiàn)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(xiàn)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。