安泰測試給西安交通大學(xué)提供方案—（一）開(kāi)關(guān)電源測試解決方案

oho23

基于 RIGOL 示波器的開(kāi)關(guān)電源完整性測試

測試背景

開(kāi)關(guān)電源，是一種通過(guò)控制開(kāi)關(guān)管開(kāi)通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩定輸出電 壓的一種電源，一般由脈沖寬度調制（PWM）控制 IC 和 MOSFET 構成。

在日常生活中常見(jiàn)的手機/筆記本充電器、臺式機電源，以及各類(lèi)工業(yè)、通信以及醫療設備中的電源部分，大多可以看到開(kāi)關(guān)電源技術(shù)的蹤影。

開(kāi)關(guān)電源技術(shù)的日益成熟，使得電源設備或模塊的體積和重量都日益減小， 轉換效率也越來(lái)越高。負載設備因應用場(chǎng)合的不同，對電源可承受工作電流、輸 入電網(wǎng)環(huán)境、輸出穩定性等指標的要求也不盡相同。綜合評估動(dòng)態(tài)的電源工作狀 態(tài)，示波器絕對是開(kāi)關(guān)電源完整性測試的首選必備儀器。

開(kāi)關(guān)電源測試常規推薦配置

RIGOL 示波器探頭產(chǎn)品選型表（部分）

  

主要測試項目：

l 電源質(zhì)量

l 電流諧波

l 突入電流

l 開(kāi)關(guān)損耗

l 安全工作區

l 調制分析

l 紋波和噪聲

測試前需要思考和準備的工作：

l 浮地測試的正確方法？

l 無(wú)源探頭的補償

l 電流探頭的消磁與偏置校準

l 電壓/電流通道的延時(shí)校準

浮地測試

電源測試中大量電壓測試為浮地測試，即不以地作參考的差分電壓測試。 正確安全的浮地測試必須使用差分探頭，剪斷示波器地線(xiàn)或使用隔離變壓器供電的方法 是錯誤和危險的！ 因為示波器接地點(diǎn)上的電位，會(huì )與示波器探頭地線(xiàn)連接電路的電壓一致，浮地電壓甚至 可達上百伏！這會(huì )導致金屬機箱、示波器 BNC 負極等人手容易觸碰的地方帶電，非常危險！

A-B 測量法

使用兩只普通的無(wú)源電壓探頭，在示波器的兩個(gè)通道上進(jìn)行測量，然后使用 Math 運算 功能做 CH1-CH2，也可以進(jìn)行浮地測量。但缺點(diǎn)是需占用 2 個(gè)通道，且最大的限制主要來(lái) 自于共模電壓測量范圍極小，時(shí)常遇到兩通道電壓都很高但差值很小的情況，測量誤差極大。

示波器電源未接地線(xiàn)可能存在的危害：

l 操作人員可能觸電，非常的危險；

l 分布電容，會(huì )對待測點(diǎn)帶來(lái)較大的容性負載，可能損壞待測電路；

l 分布電感，可能帶來(lái)并不存在的振鈴現象；

l 未接地的示波器，其 EMC 性能在一定程度上會(huì )降低，導致示波器壽命降低，同時(shí) 也會(huì )受到空間電磁波干擾或者干擾被測電路，導致波形失真。

無(wú)源探頭補償

大多數探頭被設計為匹配特定的示波器的輸入電路，然而不同的示波器之間有細微的變 化，甚至在同一示波器的不同輸入通道之間也會(huì )有。

一個(gè)未經(jīng)補償的探頭可能會(huì )導致各種各樣的測量錯誤，特別是測量脈沖上升或下降時(shí)間。

高壓差分探頭還會(huì )有直流偏置，也需要在測試前校準！

因此，在首次使用無(wú)源探頭、高壓差分探頭以及電流探頭時(shí)，需要預先做好補償&校準工作。

電流探頭消磁和偏置校準

電流探頭在儀器上電、掉電或輸入電流過(guò)大時(shí)，需進(jìn)行消磁操作！在電流探頭測量電流 前，LOCK 狀態(tài)下有直流偏置時(shí)，也必須進(jìn)行校準！電流探頭切換垂直檔位到更小檔位時(shí)， 也需要重新調零！

電流諧波分析：

測量開(kāi)關(guān)電源是否符合 IEC61000-3-2 電流諧波標準。 按對諧波電流之限制，設備可被分為以下 4 類(lèi)：

A 類(lèi)：平衡的三相設備、家用電器（不包括列入 D 類(lèi)的設備）、工具（不包括便攜式工 具）、白熾燈調光器、音頻設備，以及未規定為 B/C/D 類(lèi)的設備

  B 類(lèi)：便攜式電動(dòng)工具、不屬于專(zhuān)用設備的弧焊設備

C 類(lèi)：照明設備

D 類(lèi)：功率不大于 600W 的下列設備：個(gè)人計算機以及顯示器、電視接收機

浪涌電流分析：

確認流過(guò)各元器件的電流是否超過(guò)了允許值。

開(kāi)關(guān)電源第一次打開(kāi)時(shí)，輸入端的濾波電容相當于瞬間短路，會(huì )產(chǎn)生一個(gè)上升時(shí)間較快，幅度較大（正/負）的瞬態(tài)開(kāi)機電流。

執行浪涌電流測量，可以確認 AC 開(kāi)關(guān)、整流橋、保險絲、EMI 濾波器是否超過(guò)允許 電流限制。反復開(kāi)關(guān)環(huán)路，AC 輸入電壓不應損壞電源，或導致保險絲燒斷。

一般會(huì )將示波器設置為峰值檢測模式，使用單次觸發(fā)捕獲波形。

如需了解更多，歡迎您了解西安安泰測試設備有限公司，訪(fǎng)問(wèn)安泰測試網(wǎng)。