【ZDS示波器高級(jí)分析功能】電源分析（上）
ZDS3000/4000系列示波器電源分析插件即使用示波器來對(duì)開關(guān)電源進(jìn)行相關(guān)測(cè)試，可以提高電源 開發(fā)人員的工作效率，方便對(duì)電源模塊進(jìn)行測(cè)試。電源分析插件涉及效率分析、開關(guān)元件分析、磁性元件分析、輸入分析、輸出分析、調(diào)制分析六個(gè)部分，今天我們主要對(duì)后三項(xiàng)進(jìn)行介紹。
- 效率分析
- 開關(guān)元件分析
- 磁性分析
效率分析主要計(jì)算輸入端和輸出端的功率，以此來估算電源模塊的轉(zhuǎn)換效率。
開關(guān)電源(SMPS)技術(shù)依托電源半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備，如金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)和絕緣門雙極晶體管(IGBT)。開關(guān)設(shè)備在極大程度上決定著開關(guān)電源的整體性能。開關(guān)設(shè)備的關(guān)鍵測(cè)量項(xiàng)目包括開關(guān)損耗、SOA安全工作區(qū)等。
磁性元件分析具體分為磁性分析與電感測(cè)試，可對(duì)此損耗、電感值、有功功率值等進(jìn)行測(cè)試。
1.3.1測(cè)前準(zhǔn)備
為了保證測(cè)試的準(zhǔn)確性，我們必須保證使用正確的測(cè)試系統(tǒng)，才能準(zhǔn)確的捕獲波形進(jìn)行分析和調(diào)試，所以測(cè)試前需進(jìn)行如下準(zhǔn)備：
（1）設(shè)置示波器的采集模式。需根據(jù)測(cè)試項(xiàng)從四種采集模式中選擇合適的一種；
（2）電流探頭進(jìn)行消磁調(diào)零，以便去掉變壓器核心中殘余的DC通量，防止數(shù)據(jù)產(chǎn)生偏差；
（3）電壓探頭和電流探頭的偏移校正。需搭配偏移校正夾具。通過調(diào)整示波器的通道偏移時(shí)間參數(shù)，從而校正電壓探頭和電流鉗的傳輸延遲時(shí)間差，如下圖所示。
1.3.2接線
左右滑動(dòng)下方圖片查看接線方式。
圖1 輸入輸出效率接線圖
圖2 開關(guān)元件分析接線圖
圖3 磁性分析接線圖
圖4 電感測(cè)試接線圖
注：開關(guān)元件分析包括開關(guān)損耗、SOA、動(dòng)態(tài)開點(diǎn)電阻、dv/dt和di/dt。
1.3.3參數(shù)設(shè)置
確認(rèn)接線無誤后即可點(diǎn)擊“參數(shù)配置”進(jìn)行測(cè)量參數(shù)的設(shè)定。我們以SOA為例進(jìn)行演示，在參數(shù)配置菜單中，可對(duì)坐標(biāo)系參數(shù)、電壓電流限定參數(shù)等進(jìn)行設(shè)定，測(cè)試項(xiàng)意義如圖所示。
- 進(jìn)行電源分析測(cè)試時(shí)如何設(shè)置示波器的采集模式呢？
示波器提供了四種采集模式：標(biāo)準(zhǔn)模式、峰值模式、平均模式、高分辨率模式。示波器的采集模式就是信號(hào)的采集、處理和顯示過程。不同的采集模式會(huì)產(chǎn)生不同的效果，選擇的采集模式可能會(huì)影響電源測(cè)量的精度。不同采集模式的使用條件和使用測(cè)量項(xiàng)舉例如下圖所示。
- 開關(guān)損耗測(cè)試前需要了解什么呢？
需要了解開關(guān)管的狀態(tài)。由于開關(guān)管是非理想型器件，其工作過程可劃分為四種狀態(tài)，如下圖所示。一般來說，主要的能量損耗體現(xiàn)在“導(dǎo)通過程”和“關(guān)閉過程”，小部分能量體現(xiàn)在“導(dǎo)通狀態(tài)”，而“關(guān)閉狀態(tài)”的損耗很小幾乎為0，可以忽略不計(jì)。
- 為什么開關(guān)損耗導(dǎo)通計(jì)算公式推薦使用Rds(on)？
導(dǎo)通狀態(tài)下，開關(guān)管通常會(huì)流過很大的電流，但開關(guān)管的導(dǎo)通電阻很小，通常是毫歐級(jí)別，所以導(dǎo)通狀態(tài)下?lián)p耗能量相對(duì)來說是比較少的，但亦不能忽略。由于導(dǎo)通時(shí)的微小電壓，無法準(zhǔn)確測(cè)量，使用電壓乘電流的積分的方法計(jì)算的能量損耗誤差會(huì)很大。相反，導(dǎo)通時(shí)電流很大，可以準(zhǔn)確測(cè)量，因此可以使用電流與導(dǎo)通電阻來計(jì)算損耗。導(dǎo)通計(jì)算具體公式解釋和舉例如下圖。
- SOA安全工作區(qū)的4條邊界代表著什么？
1.上邊界為最大單次脈沖電流 ;
2.右邊界為最高耐壓值 ;
3.右上邊界為熱阻相關(guān)損耗限制 ;
4.左上為導(dǎo)通電阻制約電流 。
目前支持電源的示波器有ZDS4054 Plus、ZDS4034 Plus、ZDS4024 Plus、ZDS3054 Plus、ZDS3034 Plus、ZDS3024 Plus和ZDS3024，用戶可在致遠(yuǎn)電子官網(wǎng)示波器資料下載頁下載固件進(jìn)行更新。
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