近幾年，MGA6煙氣分析儀電力電子設(shè)備與人們的工作、生活的關(guān)系日益密切程控交換機(jī)、通信、電子設(shè)備、控制設(shè)備等都已廣泛地使用了開關(guān)電源大大促進(jìn)了開關(guān)電源技術(shù)的迅速發(fā)展。在開關(guān)電源向高頻、高可靠、低耗、低噪聲、抗干擾和模塊化方向發(fā)展的同時(shí)也對產(chǎn)品設(shè)計(jì)驗(yàn)證和功能測試提出了更為嚴(yán)格的要求。本文中將以RIGOL(北京普源精儀科技有限責(zé)任公司)的產(chǎn)品為例介紹一些開關(guān)電源的常用測試方案。 

　　本測試方案中用到的儀器分別是RIGOL DS1302CA數(shù)字示波器、DM3064數(shù)字萬用表及DG系列函數(shù)/任意波形信號發(fā)生器。圖1顯示的是RIGOL DS1302CA數(shù)字示波器(左)與DM3064數(shù)字萬用表(右)。 



數(shù)字示波器應(yīng)用方案 

1. 瞬態(tài)響應(yīng)信號測量 

　　負(fù)載瞬變時(shí)間是一項(xiàng)動(dòng)態(tài)時(shí)間它是負(fù)載電流瞬變后開關(guān)電源的輸出電壓穩(wěn)定到預(yù)先規(guī)定穩(wěn)定帶內(nèi)的時(shí)間。測量信號的過程中示波器必須有足夠的采樣率和波形捕獲率才能有效的捕獲到需要的波形。我們通常所測的響應(yīng)為μs或ms量級而RIGOL的DS1302CA可以測量最小1.2ns的上升時(shí)間完全可以捕獲該瞬變信號。圖2反映了電流由0.1mA到65mA的過程中電壓瞬態(tài)變化情況。 



2. 及時(shí)發(fā)現(xiàn)有害波形信號 

　　電源的開啟延遲是從施加交流輸入至輸出達(dá)到其調(diào)整范圍之內(nèi)的時(shí)間。如果開關(guān)電源在開啟時(shí)有有害波形產(chǎn)生即有可能損壞開關(guān)晶體管的電流尖峰。對于該有害波形可以通過抑制電路等方法來消除。而通過用示波器的測量我們就可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)有害波形，并在電源開啟的瞬間有效地抑制有害信號的產(chǎn)生間接提高后需電源的工作效率。圖3是DS1302CA捕獲的波形。 



3. 在系統(tǒng)中重現(xiàn)信號 

　　如果捕捉到偶發(fā)、瞬時(shí)信號后不僅僅滿足于對該信號的簡單分析與計(jì)算還希望能夠在系統(tǒng)中重現(xiàn)該信號那么RIGOL數(shù)字示波器與函數(shù)/任意波形信號發(fā)生器的無縫互連則可以提供完美的解決方案。DG3121A信號發(fā)生器可以通過專用接口直接訪問DS1302CA的波形內(nèi)存從而在信號發(fā)生器上再現(xiàn)之前捕獲的毛刺或偶發(fā)信號波形。通過這樣的方法可以再現(xiàn)信號讓測試測量更加方便。 



4. 同時(shí)測量輸入輸出信號 

　　在開關(guān)電源測試中經(jīng)常同時(shí)測量電路的輸入和輸出端但輸入和輸出電壓的差距較大給操作帶來了一定難度。DS1302A的交替觸發(fā)能夠同時(shí)測量分析輸入和輸出兩個(gè)信號解決了操作上的難題。以往在中端示波器中雙通道同時(shí)顯示時(shí)都是時(shí)基共用而現(xiàn)在的產(chǎn)品就可用交替觸發(fā)來實(shí)現(xiàn)兩個(gè)通道各自有自己的時(shí)基并且在各通道上可以選取不同的觸發(fā)方式。如圖5示兩個(gè)不同的信號一個(gè)是Vpp=188V的信號另一個(gè)是Vpp=102mV的信號它們的頻率分別為50Hz和20kHz。 

5. 捕獲紋波和分析噪聲 

　　紋波和噪聲是在所有其他參數(shù)恒定的條件下在規(guī)定帶寬內(nèi)直流輸出電壓對其平均值的周期性和隨機(jī)性偏離它代表調(diào)整和濾波電路后面直流輸出電壓中所殘存不需要的交流和噪聲成分。紋波和噪聲可以用有效值或峰-峰(peak to peak)值度量峰峰值可以提供有關(guān)高幅度、短持續(xù)時(shí)間尖峰的信息而有效值則有利于確定預(yù)期的信噪比。具體的講紋波是出現(xiàn)在輸出端子間的一種與輸入頻率和開關(guān)頻率同步的成分用峰-峰值表示一般在輸出電壓的0.5%以下；噪聲是出現(xiàn)在輸出端子間的紋波以外的一種高頻成分也用峰-峰值表示一般在輸出電壓的1%左右。紋波噪聲是二者的合成用峰-峰值表示一般在輸出電壓的2%以下。下面是DS1302CA觀察的紋波信號波形： 




數(shù)字萬用表應(yīng)用方案 

1. 開關(guān)電源漂移測量 

　　漂移主要指電源輸出電流或電壓的周期和隨機(jī)偏離。開關(guān)電源的漂移測量需要很長時(shí)間并對測量精度要求較高。實(shí)際測量中我們一般會把所有測量出來的數(shù)據(jù)做一個(gè)統(tǒng)計(jì)然后在這個(gè)統(tǒng)計(jì)值的基礎(chǔ)上計(jì)算出它的PPM值總時(shí)間在24小時(shí)左右。這個(gè)測試過程不但枯燥而且很容易出錯(cuò)為了能讓工程師的測量變得更加方便并且讓測量誤差降到最小RIGOL提供了DM3064萬用表加PC控制的解決方案。 



　　通常實(shí)驗(yàn)時(shí)我們不但要滿足測試精度和測試速度的高要求還要保障一定量的測試時(shí)間。這樣一來如果長期值守就難免會出現(xiàn)測量失誤。為解決這個(gè)問題我們可以通過計(jì)算機(jī)軟件控制測量讓萬用表采集每隔一段時(shí)間的電壓、電流而對于時(shí)間段的大小工程師也可以任意設(shè)定真正實(shí)現(xiàn)通過萬用表輕松采集數(shù)據(jù)。DM3064可以實(shí)現(xiàn)一路最多采集200萬個(gè)數(shù)據(jù)如果要存儲更多的數(shù)據(jù)也可以選擇直接存儲到U盤或者存儲到電腦中。 

　　使用DM3064的方便之處在于數(shù)據(jù)采集后其自帶軟件可以直接完成數(shù)據(jù)保存把數(shù)據(jù)保存為txt或mdb數(shù)據(jù)庫文件以便于借助數(shù)學(xué)分析工具在電腦上直接對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。 

2. 多路巡檢測量 

　　如果我們已經(jīng)不滿足于單路測量希望實(shí)現(xiàn)多路同時(shí)測量則可以選擇DM3064的數(shù)據(jù)巡檢功能多路巡檢測量最多能夠?qū)崿F(xiàn)一次同時(shí)測量16路信號。同時(shí)測量每個(gè)輸出模塊的電流電壓后可通過計(jì)算機(jī)軟件統(tǒng)計(jì)出需要的數(shù)據(jù)然后再對統(tǒng)計(jì)到的每路數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。 

　　如果我們想看數(shù)據(jù)在巡檢時(shí)候的波形也可以打開波形顯示觀察數(shù)據(jù)巡檢時(shí)候的數(shù)據(jù)變化曲線。在波形圖中我們可以通過Ultralogger軟件在PC上很直觀地看到電壓電流變化曲線 

　　RIGOL萬用表針對數(shù)據(jù)的巡檢和采集功能可以快速實(shí)現(xiàn)電流電壓的巡檢和數(shù)據(jù)采集。并且Ultralogger軟件能通過GPIB和USB總線實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場控制也可以通過LAN實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制并且能把每個(gè)工作站的數(shù)據(jù)報(bào)告定期返回給遠(yuǎn)程的服務(wù)器。 



3. 溫度測量 

　　溫度測量是電源產(chǎn)品測試過程中最重要的環(huán)節(jié)之一現(xiàn)在的電源產(chǎn)品都要滿足FEC、VDE、UL、CSA、FCC等溫度測量標(biāo)準(zhǔn)所以溫度對于電源也是重要的測量參數(shù)之一。 

　　隨著電源技術(shù)的進(jìn)步產(chǎn)品對溫度的要求越來越高。在測量過程中，可以用DM3064萬用表加上溫度傳感器把采集到的物理信號轉(zhuǎn)化為電信號然后轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的溫度值。 

　　同理如果需要?jiǎng)e的方面的應(yīng)用也可以使用相應(yīng)的傳感器進(jìn)行測量選擇采集功能實(shí)現(xiàn)快速傳感的測量功能。 



其它應(yīng)用測量 

　　在開關(guān)電源行業(yè)中需要模擬開關(guān)管開關(guān)的頻率和同步頻率來進(jìn)行測量在這類產(chǎn)品測試中我們可以增加信號源來模擬開關(guān)電源在不同狀態(tài)下的工作頻率。也可以使用信號發(fā)生器發(fā)出的信號來模擬原控制信號。在此我們除了可以選擇上面提到的DG3121A還可以選擇DG2000系列和DG1000系列的信號源。另外我們可以把上面的儀器都集成到測試系統(tǒng)中去把信號源、萬用表、示波器、功率計(jì)等綁定在一起通過軟件的控制可以來實(shí)現(xiàn)不同性能及其輸入輸出特性的測試幫你實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線的自動(dòng)化測試(如圖10所示)。 



　　近年來中國電源行業(yè)發(fā)展迅猛作為國內(nèi)最大的基礎(chǔ)測量產(chǎn)品及解決方案供應(yīng)商RIGOL始終堅(jiān)持走自主知識產(chǎn)權(quán)路線不斷為用戶提供卓越的產(chǎn)品和有價(jià)值服務(wù)。RIGOL相信只有不斷提高產(chǎn)品的技術(shù)含量和易用性才能不斷提高測試測量效率從而提高生產(chǎn)和研發(fā)效率。