開關電源得益于其優秀的轉換效率等優點而受到廣泛應用。ZDS示波器搭載的電源分析功能便是對開關電源各項技術指標進行測試的功能。今天為大家帶來其中效率分析、開關元件分析和磁性元件分析的介紹。

測試內容

ZDS3000/4000系列示波器電源分析插件即使用示波器來對開關電源進行相關測試，可以提高電源開發人員的工作效率，方便對電源模塊進行測試。電源分析插件涉及效率分析、開關元件分析、磁性元件分析、輸入分析、輸出分析、調制分析六個部分，本文主要對后三項進行介紹。

輸入分析

輸入分析主要針對開關電源輸入端進行測試，涉及的項目主要有：諧波分析和沖擊電流。

輸出分析

輸出分析主要針對開關電源輸出端進行測試，涉及的項目主要有：輸出紋波、瞬態分析、啟動/關閉時間。

調制分析

調制分析用于電源控制環路的測量。調制分析通常用于表征從直流輸出到開關晶體管選通端脈寬調制 (PWM) 的反饋，以實現動態的電壓調節。

對于調制分析，主要涉及以下幾個方面的測試分：脈沖分析、占空比、周期、頻率、上升時間和下降時間。

測試步驟

1、測前準備

為了保證測試的準確性，我們必須保證使用正確的測試系統，才能準確的捕獲波形進行分析和調試，所以測試前需進行如下準備：

（1）設置示波器的采集模式。需根據測試項從四種采集模式中選擇合適的一種；

（2）電流探頭進行消磁調零，以便去掉變壓器核心中殘余的DC通量，防止數據產生偏差；

（3）電壓探頭和電流探頭的偏移校正。需搭配偏移校正夾具。通過調整示波器的通道偏移時間參數，從而校正電壓探頭和電流鉗的傳輸延遲時間差，如下圖所示。

2、接線

下方圖片查看接線方式。

3、參數設置及測試結果解讀

確認接線無誤后即可點擊“參數配置”進行測量參數的設定。以“諧波分析”為例進行演示，電源諧波分析的設置界面圖7所示，其中IEC61000-3-2：表示諧波電流發射限值，設備輸入每相低于或等于16A，按對諧波電流的限制，設備可被分為以下4類。

圖7 諧波分析界面設置

諧波分析結果中顯示了兩個表格。左邊表格用于顯示0~40次諧波有效值，此有效值使用諧波子組的方法計算。諧波限值與參數設置的標準限制相關，狀態指示了當前測量值是否符合相關標準。右邊表格用于顯示電壓電流有效值和功率等相關測量項。具體圖8所示。

圖8 諧波分析結果

以“瞬態分析”為例，電源諧波分析的設置界面圖9所示，設置完即可進行測試。

圖9 電源諧波分析的設置界面

瞬態分析的結果計算如下，時間：表示負載瞬態變化時間值，如下圖中紅框所示。其計算方法為：電流通道波形中負載電流狀態A變化到狀態B時的電流中間值C，與電壓通道波形的輸出端電壓穩定輸出為預期輸出值的正負波動10%的點D，C~D之間的時間值即為負載的瞬態時間值。

圖10

測試常見問題

1、電源分析測試中的偏移校正的原理？

通過偏移校正板上的振蕩電路產生周期性的脈沖信號，該脈沖信號可同時作用在電壓探頭和電流鉗上，用于驅動電壓探頭和電流鉗。使用電壓探頭和電流鉗分別測量電壓和電流信號，可在示波器上觀察到由于探頭的延遲時間不同造成的電壓和電流波形的超前或滯后，通過調整示波器的通道偏移時間參數，從而校正電壓探頭和電流鉗的傳輸延遲時間差。

2、測量輸出紋波的意義是什么？

輸出紋波主要指輸出的直流中的交流成分，在電路的頻率和開關的頻率都有可能產生紋波。在一些設備中對這些紋波非常敏感，所以必須對電源輸出的紋波進行測量，一般紋波大小為mV，采用峰峰值表示。Intel在ATX12V規范中規定，+12V輸出紋波峰峰值不得超過120mv，+3.3V與+5V紋波峰峰值不得超過50mv，紋波越小說明電源質量就越高。

3、電源的啟動/關閉時間是如何計算的呢？

電源的啟動/關閉時間是如何計算的呢？答：啟動分析測量從最初打開電源到直流輸出達到理想穩態90%期間的時間。關閉分析測量從關閉電源到直流輸出衰減到穩態20%期間的時間。啟動時間計算方式：開始位置為輸入電壓峰值的10%，結束位置為輸出穩定電壓的90%。關閉時間計算方式：開始位置為輸入電壓峰值的20%，結束位置為輸出穩定電壓的20%。電源啟動測試/電源關閉測試結果如下圖11所示。

圖11 電源啟動測試/電源關閉測試結果