示波器sds-應(yīng)用之-led電源

開關(guān)電源測量中的“干貨”問題交流

汪進(jìn)進(jìn)

WeChat:frankie-wang鼎陽科技:專業(yè)專注于通用電子測試測量儀器及相關(guān)解決方案9年來一直是全球發(fā)展速度最快的數(shù)字示波器廠商持續(xù)每年將銷售額的15%投入研發(fā)提供數(shù)字示波器、手持示波表、函數(shù)/任意波形發(fā)生器、頻譜分析儀、臺(tái)式萬用表、直流電源等通用測試測量儀器及相關(guān)測試測量解決方案專業(yè)的集成供應(yīng)鏈生產(chǎn)體系和完整的生產(chǎn)管理系統(tǒng)產(chǎn)品遠(yuǎn)銷70多個(gè)國家和地區(qū)SIGLENT已發(fā)展成為全球知名的測試測量儀器品牌

電源測試項(xiàng)目

輸出輸入電源路徑開關(guān)元件控制回路電源質(zhì)量沖擊電流電流諧波安全工作區(qū)S.O.A.開啟/關(guān)斷特性開關(guān)損耗電源效率調(diào)制分析動(dòng)態(tài)導(dǎo)通電阻.轉(zhuǎn)換速率看波形測電壓測電流測損耗

開關(guān)電源測試點(diǎn)&測試項(xiàng)目分析

紋波電壓步進(jìn)響應(yīng)關(guān)斷特性測量參考地浪涌電流線電壓線電流線電流諧波有功功率視在功率功率因素紋波電流VDSXIDS=Power

電源測量10個(gè)常見“干貨”問題

1，如何選擇示波器的三大指標(biāo)?2，如何正確地測量電源軟啟動(dòng)過程?3，如何正確地測量電源紋波和電源噪聲?4，超過4路的電源上電時(shí)序如何用參數(shù)測量5，如何看待高壓“測不準(zhǔn)”的問題？6，如何正確對(duì)待電源測量中的接地問題?7,如何正確地測量懸浮電壓？8，是否可以用示波器準(zhǔn)確測量開關(guān)管損耗?9，如何測量開關(guān)器件的安全工作區(qū)？10，如何輕松測量LED電源中PWM信號(hào)的頻率變化？示波器三大指標(biāo)的選擇

帶寬1.測量開關(guān)管（主流是MOSFET）的系統(tǒng)帶寬建議是100MHz2.測量電源系統(tǒng)的監(jiān)控部分電路的帶寬建議是500MHz3.測量電源紋波的帶寬建議是20MHz,電源噪聲的帶寬建議是500MHz4.測量電源的快速瞬變脈沖放電的帶寬建議是1GHz采樣率1.測量開關(guān)管（主流是MOSFET）的采樣率建議是250MS/s2.測量電源系統(tǒng)的監(jiān)控部分電路的采樣率建議是5GS/s3.測量電源紋波的采樣率建議是250MS/s,電源噪聲的采樣率建議是5GS/s4.測量電源的快速瞬變脈沖放電的采樣率建議是10GS/s存儲(chǔ)深度10Mpts以上

帶寬基本概念示波器帶寬通常是指模擬帶寬。是指示波器前端放大器的幅頻特性曲線的截止頻率點(diǎn)。也就是正弦波輸入信號(hào)被衰減到信號(hào)真實(shí)幅度70.7%時(shí)的頻率，也稱為-3dB截止頻率點(diǎn)垂直系統(tǒng)的放大器和低通濾波器(orAnti-LiaisingLPF)決定了示波器帶寬示波器的帶寬與測量精度息息相關(guān)！

帶寬對(duì)測量誤差的影響

示波器帶寬注：待測信號(hào)的類型、上升時(shí)間也決定了示波器帶寬的選擇！Measuredrisetime(tr)2=(trsignal)2+(trscope)2+(trprobe)2方波由多個(gè)諧波分量組成諧波分量越多，上升沿越陡峭（上升時(shí)間越短，信號(hào)的帶寬越寬）

帶寬越高越好？

根據(jù)上升時(shí)間和帶寬的關(guān)系，似乎可以得出結(jié)論，帶寬越高,測量的誤差越小，因?yàn)閹捲礁?，?duì)應(yīng)的示波器本身的上升時(shí)間越小，測量出的上升時(shí)間就非常接近于真實(shí)的上升時(shí)間。實(shí)際上帶寬并不是越大越好，因?yàn)槭静ㄆ鳟吘共皇且粋€(gè)理想的儀器，它本身也有噪聲。從頻域來理解會(huì)更容易些。只有當(dāng)被測信號(hào)的能量遠(yuǎn)大于示波器測量系統(tǒng)本身帶來的噪聲能量的時(shí)候即信噪比足夠大的時(shí)候，選擇的帶寬才是合適的。當(dāng)被測信號(hào)99%的能量都在20MHz范圍以內(nèi)，使用20MHz的帶寬限制就合適了，但如果用500MHz的示波器，因?yàn)?0MHz到500MHz帶寬范圍內(nèi)的示波器及探頭的底噪及探頭感應(yīng)的噪聲能量會(huì)遠(yuǎn)大于被測信號(hào)剩下的1%的能量，測量出來的結(jié)果反而沒有用20MHz帶寬的更接近真實(shí)情況。在測量電源紋波時(shí)需要將示波器帶寬限制為20MHz就是這個(gè)道理。

如何判斷采樣率是否足夠？

超過帶寬5倍以上的采樣率可保證好的測量精度采樣測試脈沖波,需在上升沿采樣3-5個(gè)點(diǎn)高采樣率減少了測試波形的失真

存儲(chǔ)深度

ResolutionAcquisitionTimeNumberofSamples=RecordLengtht500MS/s*20ms=10Mpts采樣率*采樣時(shí)間=存儲(chǔ)深度每個(gè)捕獲波形的樣點(diǎn)總數(shù)，稱為該波形的存儲(chǔ)深度。示波器內(nèi)存所支持的最大記錄長度稱為示波器的存儲(chǔ)深度示波器內(nèi)存有限，因此選擇一個(gè)合適的采樣率和時(shí)基范圍對(duì)正確觀測波形來說至關(guān)重要

長存儲(chǔ)應(yīng)用：有源功率因數(shù)校正電路分析

有源功率因數(shù)校正門級(jí)驅(qū)動(dòng)電路的脈寬調(diào)制信號(hào)高功率因數(shù)是所有電子設(shè)備需要具備的重要參數(shù)為保證更高的功率因數(shù)，電流相位應(yīng)與電壓的相位相同為實(shí)現(xiàn)上述功能，MOSFET在電壓峰值時(shí)應(yīng)導(dǎo)通時(shí)間最短，電壓過零時(shí)導(dǎo)通時(shí)間最長設(shè)計(jì)人員需要測試和分析功率因數(shù)校正電路的調(diào)制規(guī)律，需要長存儲(chǔ)

SDS3034E-為開關(guān)電源測量量身定做

帶寬：350MHz（有100，200，350，500，750MHz,1GH型號(hào)）采樣率：2GS/s（該系列最大4GS/s）存儲(chǔ)深度：10Mpts(標(biāo)配)中國首款智能示波器——SDS3000!

一見傾心

人手一臺(tái)

靠譜

好用

劃算

如何正確測試電源的軟啟動(dòng)？

采樣率為250MS/s或以上.為什么?根據(jù)被測電源軟啟動(dòng)時(shí)間，將示波器時(shí)基設(shè)置為相應(yīng)大小，譬如軟啟動(dòng)時(shí)間為100ms，將示波器設(shè)置為10ms/div，對(duì)應(yīng)示波器的存儲(chǔ)深度就需要10Mpts.用兩個(gè)探頭,同時(shí)測量PWM的Vds和輸出電壓觸發(fā)源設(shè)置為測量PWM信號(hào)的通道，觸發(fā)電平在Vds電壓范圍以內(nèi)。

設(shè)置為“Single”觸發(fā)模式可以利用智能示波器SDS3000參數(shù)趨勢圖功能查看PWM占空比變化過程軟啟動(dòng)測試:測量方法上有什么錯(cuò)誤?軟啟動(dòng)測試

如何正確測試電源紋波&噪聲？

5mv/div甚至更小最小化量化誤差Cables盡可能減少地線環(huán)路250MS/s/5GS/s時(shí)刻警惕采樣率20ms以上（2ms/div)20MHz/500MHzAC1M歐/DC50歐+AC隔直電容外接電源紋波測試：設(shè)置上有哪些問題?測量小電壓噪聲的推薦方案隔直模塊SMACable探頭前端BNC或SMA連接到示波器通道輸入使用焊接到電源和地的SMA電纜或類似下圖的探頭示波器通道設(shè)置為DC50上電時(shí)序測量

問題:如何同時(shí)測量四路以上的電源上電時(shí)序?用光標(biāo)測量?用兩臺(tái)示波器同步?推薦方法假設(shè)是需要測量七路電源之間的時(shí)序關(guān)系，建議的操作步驟是：1,單次捕獲，采用相同的信號(hào)作為觸發(fā)源2，保存第一次捕獲到的除觸發(fā)源信號(hào)之外的三路信號(hào)3，第二次以相同的觸發(fā)源捕獲成功后，回調(diào)第一次保存的三路信號(hào)，屏幕上同時(shí)顯示了七路信號(hào)4，利用測量參數(shù)Skew來自動(dòng)測量測試電源上電時(shí)序的注意事項(xiàng)示波器設(shè)置（通常情況）垂直：盡量讓所用通道的全部波形占滿6格以上，保證足夠的測量精度水平：時(shí)基timebase設(shè)為毫秒級(jí)別，并且保證足夠采樣率。將觸發(fā)電平設(shè)置到最左邊。觸發(fā)：設(shè)為single觸發(fā)，兩次開機(jī)時(shí)以相同的信號(hào)作為觸發(fā)源測量：使用參數(shù)skew測量兩路信號(hào)之間的時(shí)間差其他：為每個(gè)波形添加label，增加可讀性探頭：通常使用無源探頭

正確對(duì)待電源中的接地

示波器正常接地剪掉示波器電源的地，浮地測量使用隔離變壓器給示波器供電使用差分探頭使用干電池供電的示波器任何測量本質(zhì)上都是差分測量

測量開關(guān)管損耗

電壓和電流波形的乘積是瞬時(shí)功率波形.對(duì)一定時(shí)間段的波形積分，可以得到功率或能量值測量浮地信號(hào)，使用差分探頭是最好的選擇不要懸浮你的示波器準(zhǔn)確的開關(guān)損耗和功率測試需要做好探頭的校準(zhǔn)工作探頭的直流偏置校準(zhǔn)探頭延遲校準(zhǔn)

探頭校準(zhǔn)的意義

以同源的電壓和電流方波進(jìn)行校準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)確測量電源損耗是非常必要的電壓電壓和電流之間的延遲將導(dǎo)致錯(cuò)誤的功率測量結(jié)果

開關(guān)器件的工作特點(diǎn)

器件截至狀態(tài)，Vds很大，導(dǎo)通時(shí)Vds非常小電壓和電流的變化不可能瞬間完成，兩者

變化交疊的部分就是器件的開關(guān)損耗Ton損耗Toff損耗Tconduct傳導(dǎo)損耗測試挑戰(zhàn)開啟和關(guān)斷時(shí)間非常短，探頭的延遲時(shí)間必須校準(zhǔn)示波器需要足夠大的動(dòng)態(tài)范圍準(zhǔn)確判斷開啟和關(guān)斷的時(shí)間點(diǎn)

功率分析

P=V*I測量電壓波形,測量電流波形,利用乘法運(yùn)算得到兩個(gè)波形相乘之后的結(jié)果即為功率的波形對(duì)波形進(jìn)行“測量”，得到電壓、電流和功率的有效值、平均值、峰峰值，從而計(jì)算出有功功率，無功功率、視在功率，功率因數(shù)、THD等等對(duì)電流波形進(jìn)行FFT運(yùn)算，即可得到電流的各次諧波

開關(guān)器件安全工作區(qū)

MOSFET和IGBT所能承受的電壓、電流和功率都有上限限定區(qū)域被稱為安全工作區(qū)（SOA）這些限值之下器件可以正常工作在特殊狀態(tài)下，瞬時(shí)電壓、電流或功率峰值可能超出允許范圍設(shè)計(jì)人員要確保電源產(chǎn)品在所有的工況下，器件工作狀態(tài)在安全工作區(qū)之內(nèi)損耗和器件安全工作區(qū)測試電壓和電流的波形形狀本身和峰峰值測量更受關(guān)注如何輕松測量LED電源中驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率變化？鼎陽硬件設(shè)計(jì)與測試智庫

微信訂閱公眾號(hào)鼎陽硬件設(shè)計(jì)與測試智庫（簡稱鼎陽硬件智庫），作為中國第一家“智力眾籌”模式的硬件智庫，順時(shí)順勢，倡導(dǎo)“連接-分享-協(xié)作-創(chuàng)造“的理念，高舉志愿者服務(wù)的大旗，相信互聯(lián)網(wǎng)是”愛“的大本營，相信人們都有發(fā)自內(nèi)心分享的愿望。鼎陽硬件智庫選擇硬件領(lǐng)域最普遍的六類問題：電源，時(shí)鐘，DDR，低速總線，高速總線，測試測量進(jìn)行聚焦。尋找“最針尖”的問題進(jìn)行研討，針對(duì)“最針尖”的問題組織專家答疑，將硬件大師積累的寶貴知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)變成公眾財(cái)富，惠及更多硬件人。鼎陽硬件智庫的運(yùn)作載體包括“線上”的微