如何用數字示波器測試開關電源及設定

時間 2021-08-30 10:46:32

1樓:放狼的羊

從傳統的模擬型電源到高效的開關電源,電源的種類和大小千差萬別。它們都要面對複雜、動態的工作環境。裝置負載和需求可能在瞬間發生很大變化。

即使是“日用的”開關電源,也要能夠承受遠遠超過其平均工作電平的瞬間峰值。設計電源或系統中要使用電源的工程師需要了解在靜態條件以及最差條件下電源的工作情況。

過去,要描述電源的行為特徵,就意味著要使用數字萬用表測量靜態電流和電壓,並用計算器或pc進行艱苦的計算。今天,大多數工程師轉而將示波器作為他們的首選電源測量平臺。現代示波器可以配備整合的電源測量和分析軟體,簡化了設定,並使得動態測量更為容易。

使用者可以定製關鍵引數、自動計算,並能在數秒鐘內看到結果,而不只是原始資料。

電源設計問題及其測量需求

理想情況下,每部電源都應該像為它設計的數學模型那樣地工作。但在現實世界中,元器件是有缺陷的,負載會變化,供電電源可能失真,環境變化會改變效能。而且,不斷變化的效能和成本要求也使電源設計更加複雜。

考慮這些問題:

電源在額定功率之外能維持多少瓦的功率?能持續多長時間?電源散發多少熱量?

過熱時會怎樣?它需要多少冷卻氣流?負載電流大幅增加時會怎樣?

裝置能保持額定輸出電壓嗎?電源如何應對輸出端的完全短路?電源的輸入電壓變化時會怎樣?

設計人員需要研製佔用空間更少、降低熱量、縮減製造成本、滿足更嚴格的emi/emc標準的電源。只有一套嚴格的測量體系才能讓工程師達到這些目標。

示波器和電源測量

對那些習慣於用示波器進行高頻寬測量的人來說,電源測量可能很簡單,因為其頻率相對較低。實際上,電源測量中也有很多高速電路設計師從來不必面對的挑戰。

整個開關裝置的電壓可能很高,而且是“浮動的”,也就是說,不接地。訊號的脈衝寬度、週期、頻率和佔空比都會變化。必須如實捕獲並分析波形,發現波形的異常。

這對示波器的要求是苛刻的。多種探頭——同時需要單端探頭、差分探頭以及電流探頭。儀器必須有較大的儲存器,以提供長時間低頻採集結果的記錄空間。

並且可能要求在一次採集中捕獲幅度相差很大的不同訊號。

開關電源基礎

大多數現代系統中主流的直流電源體系結構是開關電源(smps),它因為能夠有效地應對變化負載而眾所周知。典型smps的電能訊號路徑包括無源器件、有源器件和磁性元件。smps儘可能少地使用損耗性元器件(如電阻和線性電晶體),而主要使用(理想情況下)無損耗的元器件:

開關電晶體、電容和磁性元件。

smps裝置還有一個控制部分,其中包括脈寬調製調節器脈頻調製調節器以及反饋環路1等組成部分。控制部分可能有自己的電源。圖1是簡化的smps示意圖,圖中顯示了電能轉換部分,包括有源器件、無源器件以及磁性元件。

smps技術使用了金屬氧化物場效應電晶體(mosfet)與絕緣柵雙極電晶體(igbt)等功率半導體開關器件。

這些器件開關時間短,能承受不穩定的電壓尖峰。同樣重要的是,它們不論在開通還是斷開狀態,消耗的能量都極少,效率高而發熱低。開關器件在很大程度上決定了smps的總體效能。

對開關器件的主要測量包括:開關損耗、平均功率損耗、安全工作區及其他。

準備進行電源測量

準備進行開關電源的測量時,一定要選擇合適的工具,並且設定這些工具,使它們能夠準確、可重複地工作。當然示波器必須具備基本的頻寬和取樣速率,以適應smps的開關頻率。電源測量最少需要兩個通道,一個用於電壓,一個用於電流。

有些設施同樣重要,它們可以使電源測量更容易、更可靠。下面是一部分要考慮的事項:

儀器能在同一次採集中處理開關器件的開通和斷開電壓嗎?這些訊號的比例可能達到100,000:1。

有可靠、準確的電壓探頭和電流探頭嗎?有可以校正它們的不同延遲的有效方法嗎?

有沒有有效的方法來將探頭的靜態噪聲降至最低?

儀器能夠配備足夠的記錄長度,以很高的取樣速率捕獲較長的完整工頻波形嗎?

這些特徵是進行有意義且有效的電源設計測量的基礎。

測量一次採集中的100伏和100毫伏電壓

要測量開關器件的開關損耗和平均功率損耗,示波器首先必須分別確定在斷開和開通時開關器件上的電壓。

數字示波器測試開關電源如何使用

在ac/dc變流器中,開關器件上的電壓動態範圍非常大。開通狀態下開關器件上通過的電壓取決於開關器件的型別。在圖2所示的mosfet管中,開通電壓為導通電阻和電流的乘積。

在雙極結型電晶體(bjt)和igbt器件中,該電壓主要取決於飽和導通壓(vcesat)。斷開狀態的電壓取決於工作輸入電壓和開關變換器的拓撲。為計算裝置設計的典型直流電源使用80vrms到264vrms之間的通用市電電壓。

為了準確地進行開關器件電源測量,必須先測量斷開和開通電壓。然而,典型的8位數字示波器的動態範圍不足以在同一個採集週期中既準確採集開通期間的毫伏級訊號,又準確採集斷開期間出現的高電壓。要捕獲該訊號,示波器的垂直範圍應設為每分度100伏。

在此設定下,示波器可以接受高達1000v的電壓,這樣就可以採集700v的訊號而不會使示波器過載。使用該設定的問題在於最大靈敏度(能解析的最小訊號幅度)變成了1000/256,即約為4v。

在最高輸入電壓下開關器件上的斷開狀態電壓(tp1和tp2之間)可能高達750v。在開通狀態,相同端子間的電壓可能在幾毫伏到大約1伏之間。圖3顯示了開關器件的典型訊號特性。

數字示波器測試開關電源如何使用

泰克dpopwr軟體解決了這個問題,使用者可以把裝置技術資料中的rdson或vcesat值輸入圖4所示的測量選單中。如果被測電壓位於示波器的靈敏度範圍內,dpopwr也可以使用採集的資料進行計算,而不是使用手動輸入的值。

2樓:匿名使用者

utility---系統設定可以設定語言、自校正,通過測試等資訊,估計你會用到通過測試這個功能的,measure---測量功能,按下可測量電壓,頻率,週期等資訊,cursor--游標測量,可利用游標追蹤測量一處的頻率等,也可x-y同時測量時間電壓等資訊,acquire---獲取方式,可以調節普通獲取,平均獲取,和峰值檢測,平均會使波形的毛刺上下進行運算,使波形看起來更細膩,峰值檢測主要看包絡訊號,display--顯示方式,可調節波形的亮度等,storage--儲存方式,可對波形進行儲存,trigger區域是調節觸發方式的,要想使波形穩定的顯示就要設定相應的觸發方式,此區域的menu鍵可設定觸發方式

也說了不少了,你東西你可以自己玩玩,自己設定一下就會了,不會壞的,有什麼不懂得可以再問我

3樓:

測電壓波形,如果電壓比較低選擇x10探頭,地接好後,正向探頭點著一個地方,你直接把數字示波器開機,波形如果混亂,在你ch1 附近按流隨便調節,調節的自己看波形很清楚就可以了,很簡單的,自己調一遍就會了, 很多示波器型號不同,但也就那些功能,不就是個玩,先玩在說,探頭合適著用,沒什麼問題

4樓:匿名使用者

我覺得你現在一邊試一邊看示波器的資料吧。

5樓:匿名使用者

你加我資訊吧 我教你

如何用示波器對開關電源進行檢測?

6樓:

1.示波器和電源測量

整個開關裝置的電壓可能很高,而且是“浮動的”,也就是說,不接地。訊號的脈衝寬度、週期、頻率和佔空比都會變化。必須如實捕獲並分析波形,發現波形的異常。這對示波器的要求是苛刻的。

多種探頭——同時需要單端探頭、差分探頭以及電流探頭。儀器必須有較大的儲存器,以提供長時間低頻採集結果的記錄空間。並且可能要求在一次採集中捕獲幅度相差很大的不同訊號。

2.開關電源基礎

大多數現代系統中主流的直流電源體系結構是開關電源(開關電源),它因為能夠有效地應對變化負載而眾所周知。典型開關電源的電能訊號路徑包括無源器件、有源器件和磁性元件。

開關電源儘可能少地使用損耗性元器件(如電阻和線性電晶體),而主要使用(理想情況下)無損耗的元器件:開關電晶體、電容和磁性元件。

開關電源裝置還有一個控制部分,其中包括脈寬調製調節器脈頻調製調節器以及反饋環路1等組成部分。控制部分可能有自己的電源。圖1是簡化的開關電源示意圖,圖中顯示了電能轉換部分,包括有源器件、無源器件以及磁性元件。

3.準備進行開關電源的測量

一定要選擇合適的工具,並且設定這些工具,使它們能夠準確、可重複地工作。當然示波器必須具備基本的頻寬和取樣速率,以適應開關電源的開關頻率。電源測量最少需要兩個通道,一個用於電壓,一個用於電流。

有些設施同樣重要,它們可以使電源測量更容易、更可靠。

測量一次採集中的100伏和100毫伏電壓

要測量開關器件的開關損耗和平均功率損耗,示波器首先必須分別確定在斷開和開通時開關器件上的電壓。

為了準確地進行開關器件電源測量,必須先測量斷開和開通電壓。然而,典型的8位數字示波器的動態範圍不足以在同一個採集週期中既準確採集開通期間的毫伏級訊號,又準確採集斷開期間出現的高電壓。要捕獲該訊號,示波器的垂直範圍應設為每分度100伏。

在此設定下,示波器可以接受高達1000v的電壓,這樣就可以採集700v的訊號而不會使示波器過載。使用該設定的問題在於最大靈敏度(能解析的最小訊號幅度)變成了1000/256,即約為4v。

有的示波器軟體可以解決這個問題,使用者可以把裝置技術資料中的rdson或vcesat值輸入圖4所示的測量選單中。如果被測電壓位於示波器的靈敏度範圍內,也可以使用採集的資料進行計算,而不是使用手動輸入的值。

4.消除電壓探頭和電流探頭之間的時間偏差

要使用數字示波器進行電源測量,就必須測量mosfet開關器件(如圖2所示)漏極、源極間的電壓和電流,或igbt集電極、發射極間的電壓。該任務需要兩個不同的探頭:一支高壓差分探頭和一支電流探頭。

後者通常是非插入式霍爾效應型探頭。

這兩個延遲的差(稱為時間偏差),會造成幅度測量以及與時間有關的測量不準確。一定要了解探頭傳輸延遲對最大峰值功率和麵積測量的影響。探頭沒有正確進行“時間偏差校正”時,開關損耗之類測量的準確性就會影響。

有的電源測量軟體可以自動校正所選探頭組合的時間偏差。軟體控制示波器,並通過實時電流和電壓訊號調整電壓通道和電流通道之間的延遲,以去除電壓探頭和電流探頭之間傳輸延遲的差別。

還可以使用一種靜態校正時間偏差的功能,但前提是特定的電壓探頭和電流探頭有恆定、可重複的傳輸延遲。靜態校正時間偏差的功能根據一張內建的傳輸時間表,自動為選定探調整選定電壓和電流通道之間的延遲。該技術提供了一種快速而方便的方法,可以將時間偏差降至最小。

5.消除探頭零偏和噪聲

差分探頭和電流探頭可能會有很小的偏置。應在測量前消除這一偏置,因為它會影響測量精度。某些探頭採用內建的自動方法消除偏置,其它探頭則要求手動消除偏置。

6.消除偏置

大多數差分電壓探頭都有內建的直流零偏修整控制,這使消除零偏成為一件相對簡單的步驟:準備工作完成之後,接下來:

將示波器設定為測量電壓波形的平均值;選擇將在實際測量中使用的靈敏度(垂直)設定;

不加訊號,將修整器調為零,並使平均電平為0v(或儘量接近0v)。相似地,在測量前必須調節電流探頭。在消除零偏之後:將示波器靈敏度設定為實際測量中將要使用的值;

關閉沒有訊號的電流探頭;將直流平衡調為零;把中間值調節到0a或儘可能接近0a;

注意,這些探頭都是有源裝置,即使在靜態,也總會有一些低電平噪聲。這種噪聲可能影響那些同時依賴電壓和電流波形資料的測量。有的示波器包含一項訊號調節功能(圖10),可以將固有探頭噪聲的影響降至最低。

7.記錄長度在電源測量中的作用

示波器在一段時間內捕獲事件的能力取決於所用的取樣速率,以及儲存採集到的訊號樣本的儲存器的深度(記錄長度)。儲存器填充的速度和取樣速率成正比。如果為了提供詳細的高解析度訊號而將取樣速率設得很高,儲存器很快就會充滿。

對很多開關電源電源測量來說,必須捕獲工頻訊號的四分之一週期或半個週期(90或180度),有些甚至需要整個週期。這是為了積累足夠的訊號資料,以在計算中抵消工頻電壓波動的影響。

8.識別真正的ton與toff轉換

為了精確地確定開關轉換中的損耗,首先必須濾除開關訊號中的振盪。開關電壓訊號中的振盪很容易被誤認為開通或關斷轉換。這種大幅度振盪是開關電源在非持續電流模式(dcm)和持續電流模式(ccm)之間切換時電路中的寄生元件造成的。

圖11以簡化形式表示出了一個開關訊號。這種振盪使示波器很難識別真正的開通或關斷轉換。一種解決方法是預先定義訊號源進行邊沿識別、參考電平和一個遲滯電平。

訊號複雜度和測量要求不同,將測得訊號本身作為邊沿電平的訊號源。或者,也可以指定某些其它的整潔的訊號。

擴充套件資料

在某些開關電源設計(如有源功率因數校正變流器)中,振盪可能要嚴重得多。dcm模式大大增強了振盪,因為開關電容開始和濾波電感產生共振。僅僅設定參考電平和磁滯電平可能不足以識別真正的轉換。

這種情況下,開關器件的柵極驅動訊號可以確定真正的開通和關斷轉換,這樣就只需要適當設定柵極驅動訊號的參考電平和磁滯電平。

開關電源的開關管如何確定好壞,怎麼測試24V開關電源好壞

墨汁諾 1 測量極間電阻。將萬用表置於r 100或r 1k擋,按照紅 黑表筆的六種不同接法進行測試。其中,發射結和集電結的正向電阻值比較低,其他四種接法測得的電阻值都很高,約為幾百千歐至無窮大。但不管是低阻還是高阻,矽材料三極體的極間電阻要比鍺材料三極體的極間電阻大得多。2 三極體的穿透電流iceo...

關於開關電源的地,開關電源,如何調節輸出電壓大小??

24v開關電源,220v輸入,輸出三個端子 24v 24v gnd.請問一下。這個gnd接在哪?這個開關電源是雙電源即正負輸出,但是我們常用的電器裝置一般是用的正端即24 然後負極在接到gnd上。如果你的用電裝置接 24和 24埠的話就是48v會燒的。一句話,估計你的用電裝置是正電源輸入,你就接 2...

12V開關電源質量好壞如何用簡單的方法測試

陽光的過客 一般電源有一個過載測試的。120 時測試。的電源這時是可以正常工作的。超過時就有一個過流保護,短路保護。這些都是應有的保護功能。想知道一個電源的壽命,這個還真不好說。其實有兩個地方是很容易壞的。一是電解電容,二是mosfet。與你使用環境和電路的合理程度有關。檢測電源好壞的辦法就是負載老...