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实例RIGOL开关电源测试 近几年，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，程控交换 机、通讯、电子设备、控制设备等都已广泛地使用了开关电源，大大促进了开 关电源技术的迅速发展。在开关电源向高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰 和模块化方向发展的同时，也对产品设计验证和功能测试提出了更为严格的要 求。本文中将以国内最大的测试测量厂商RIGOL （北京普源精电科技有限公 司）的产品为例介绍一些开关电源的常用测试方案。 本测试方案中用到的仪器分别是RIGOL DS1302cA数字示波器、DM3064 数字万用表及DG系列函数/任意波形信号发生器。 图1 RIGOL DS1302cA数字示波器（左）与DM3064数字万用表（右） 数字示波器应用方案 1、瞬态响应信号测量： 负鬟瞬变时间是一项动态时间，它是负载电流瞬变后开关电源的输出 电压稳定到预先规定稳定带内的时间。测量信号的过程中，示波器必须有足够 的采样率和波形捕获率才能有效的捕获到需要的波形。我们通常所测的响应为 L1S或ms量级,而R或0L的DS1302cA可以测量最小L可s的上升时间,完全 可以捕获该瞬变信号。图2反映了电流由0. 1mA到65mA的过程中电压瞬态变化 情况。 图2 DS1302cA测负载瞬态响应曲线响应 2、及时发现有害波形信号 电源的开启延迟是从施加交流输入至输出达到其调整范围之内的时 间。如果开关电源在开启时，有有害波形产生，即有可能损坏开关晶体管的电 流尖峰。对于该有害波形，可以通过抑制电路等方法来消除。而通过用示波器 的测量，我们就可以及时发现有害波形，并在电源开启的瞬间，有效地抑制有 害信号的产生，间接提高后需电源的工作效率。图3是DS1302cA捕获的波形。 f D?6?WJ 图3开启延迟产生的有害信号 3、在系统中重现信号 如果捕捉到偶发、瞬时信号后不仅仅满足于对该信号的简单分析与计 算，还希望能够在系统中重现该信号，那么RIGOL数字示波器与函数/任意波形 信号发生器的无缝互连则可以提供完美的解决方案。DG3121A信号发生器可以 通过专用接口直接访问DS1302CA的波形内存，从而在信号发生器上再现之前捕 获的毛刺或偶发信号波形。通过这样的方法，可以再现信号，让测试测量更加 方便。 ?(% 5 图4 RIGOL示波器和信号发生器的无缝互连 4、同时测量输入输出信号 在开关电源测试中经常同时测量电路的输入和输出端，但输入和输出 电压的差距较大给操作带来了一定难度。DS1302A的交替触发能够同时测量分 析输入和输出两个信号，解决了操作上的难题。以往在中端示波器中，双通道 同时显示时都是时基共用，而现在的产品就可用交替触发来实现两个通道各自 有自己的时基，并且在各通道上可以选取不同的触发方式。如图5示，两个不 同的信号，一个是Vpp=188V的信号，另一个是Vpp=102mV的信号，它们的频率 分别为50Hz和20kHz o 图5双通道交替触发的信号 5、捕获纹波和分析噪声 纹波和噪声是在所有其他参数恒定的条件下，在规定带宽内直流输出 电压对其平均值的周期性和随机性偏离，它代表调整和滤波电路后面直流输出 电压中所残存不需要的交流和噪声成分。纹波和噪声可以用有效值或峰峰值度 量，峰峰值可以提供有关高幅度、短持续时间尖峰的信息，而有效值则有利于 确定预期的信噪比。具体的讲，纹波是出现在输出端子间的一种与输入频率和 开关频率同步的成分，用峰-峰(peak to peak)值表示，一般在输出电压的 0.5%以下；噪声是出现在输出端子间的纹波以外的一种高频成分，也用峰-峰 (peak to peak)值表示，一般在输出电压的1%左右。纹波噪声是二者的合 成，用峰-峰(peak to peak)值表示，一般在输出电压的2%以下。下面是 DS1302CA观察的纹波信号波形： 图6 DS1302cA观察到的纹波信号 数字万用表应用方案 1、开关电源漂移测量 漂移主要指电源输出电流或电压的周期和随机偏离。开关电源的漂移 测量需要很长时间，并对测量精度要求较高。实际测量中我们一般会把所有测 量出来的数据做一个统计，然后在这个统计值的基础上计算出它的PPM值，总 时间在24小时左右。这个测试过程不但枯燥而且很容易出错，为了能让工程师 的测量变得更加方便，并且让测量误差降到最小，RIG0L提供了 DM3064万用表 加PC控制的解决方案。 图7 Ulralogger软件采集到的波形图 通常实验时，我们不但要满足测试精度和测试速度的高要求，还要保 障一定量的测试时间。这样一来，如果长期值守，就难免会出现测量失误。为 解决这个问题，我们可以通过计算机软件控制测量，让万用表采集每隔一段时 间的电压、电流，而对于时间段的大小，工程师也可以任意设定，真正实现通 过万用表