開(kāi)關(guān)電源的質(zhì)量直接影響到產(chǎn)品的性能及其安全可靠性。電源測(cè)試項(xiàng)目多，計(jì)算量大，統(tǒng)計(jì)繁瑣等問(wèn)題一直困擾著工程師們，本文將對(duì)開(kāi)關(guān)電源的幾個(gè)重要測(cè)試項(xiàng)目進(jìn)行講解。

示波器電源測(cè)試分析主要實(shí)現(xiàn)使用示波器來(lái)對(duì)電源(開(kāi)關(guān)電源)進(jìn)行相關(guān)測(cè)試，提高電源開(kāi)發(fā)人員的工作效率，方便對(duì)電源模塊進(jìn)行測(cè)試。主要涉及開(kāi)關(guān)電源(AC/DC)有關(guān)測(cè)試。

在大多數(shù)現(xiàn)代系統(tǒng)中，流行的DC電源結(jié)構(gòu)是開(kāi)關(guān)電源(SMPS)，這種電源因能夠高效處理負(fù)載變化而聞名。典型SMPS的電源信號(hào)路徑包括無(wú)源元件、有源元件和磁性元件。SMPS最大限度地減少了有損耗的元件的使用量，如電阻器和線性模式晶體管，重點(diǎn)采用(在理想條件下)沒(méi)有損耗的元件，如開(kāi)關(guān)式晶體管、電容器和磁性元件。其主要構(gòu)成如圖1所示。  

圖1 開(kāi)關(guān)電源原理圖

開(kāi)關(guān)電源的測(cè)試參數(shù)主要包括輸入端分析、輸出端分析、磁性元件分析、開(kāi)關(guān)器件分析、調(diào)制分析、環(huán)路分析等，如下圖2為示波器進(jìn)入電源分析測(cè)試界面后，對(duì)應(yīng)各個(gè)測(cè)試功能的測(cè)試項(xiàng)目。

圖2 電源分析項(xiàng)目

輸入端分析——諧波測(cè)試

由于電源諧波的產(chǎn)生會(huì)增大電源系統(tǒng)的諧波損耗，降低電源利用率，使電源端負(fù)載等設(shè)備過(guò)載運(yùn)行，縮短使用壽命，也有可能發(fā)生諧振現(xiàn)象，導(dǎo)致各個(gè)器件因電流過(guò)大或電壓過(guò)大而損壞等，所以對(duì)諧波的參數(shù)測(cè)試和分析就至關(guān)重要了。

ZDS3000系列以上的示波器可根據(jù)IEC61000-3-2測(cè)試0-40次電流諧波有限值，按對(duì)諧波電流的限制，設(shè)備可被分為ABCD四類，并支持諧波有效值導(dǎo)出報(bào)表，示波器諧波測(cè)試界面如下圖3所示。

圖3 電流諧波測(cè)試界面

次數(shù)：諧波次數(shù)是范圍是0~40。

諧波值：用于顯示某次電流諧波分量的有效值，使用統(tǒng)一的單位，單位由最大值動(dòng)態(tài)決定。

諧波限值：諧波限值根據(jù)IEC 61000-3-2的 A、B、C、D 類標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)計(jì)算得到的限值，選擇的類別不一樣將得到不一樣的電流限值。

狀態(tài)：該狀態(tài)用于顯示與標(biāo)準(zhǔn)比較后的結(jié)果。

輸出端分析——輸出紋波

輸出紋波主要指輸出的直流中的交流成分，在電路的頻率和開(kāi)關(guān)的頻率都有可能產(chǎn)生紋波。在一些設(shè)備中對(duì)這些紋波非常敏感，所以必須對(duì)電源輸出的紋波進(jìn)行測(cè)量，一般紋波大小為mV，采用峰峰值表示。

示波器電源分析功能中有快捷測(cè)試輸出紋波的選型，通過(guò)Analyze進(jìn)入選擇輸出紋波，設(shè)置好配置即可快捷得出輸出紋波參數(shù)，并支持導(dǎo)出報(bào)表。

圖4 輸出紋波測(cè)試界面

開(kāi)關(guān)元件分析——開(kāi)關(guān)損耗測(cè)試

開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)器件總是工作在打開(kāi)或關(guān)閉狀態(tài)，可以提供更高的效率。理想情況下，開(kāi)關(guān)器件打開(kāi)和關(guān)閉是沒(méi)有損耗的但現(xiàn)實(shí)情況中，開(kāi)關(guān)器件工作是存功率損耗的。主要包括開(kāi)關(guān)損耗，傳導(dǎo)損耗。如下圖5所示。

圖5 實(shí)際開(kāi)關(guān)損耗

針對(duì)功率損耗主要計(jì)算主要包括三部分之和：

導(dǎo)通過(guò)程損耗+關(guān)閉過(guò)程損耗+導(dǎo)通損耗

Ploss = Pon + Poff + Pcond