示波器電源測試的步驟

過(guò)去大家習慣用萬(wàn)用表進(jìn)行電源測試，如果測試參數很多的時(shí)候非常麻煩。而現在使用示波器提供了許多自動(dòng)測量功能，可以使用這些功能簡(jiǎn)單實(shí)現幅度測量(幅度、高、低、最大值、最小值、RMS、峰到峰值、正/ 負過(guò)沖、平均值、周期平均值、周期RMS)、定時(shí)測量(周期、頻率、上升/ 下降時(shí)間、正/ 負占空比、正/ 負脈寬、突發(fā)寬度、延遲、相位)、綜合測量。在實(shí)踐中，很多工程師對于利用示波器進(jìn)行電源測試的要點(diǎn)并不是很清楚，這里零星總結一些步驟和要點(diǎn)供大家參考。(這里的陳述是根據本人所使用的泰克混合信號示波器MSO4000系列(MSO4034)以及泰克的探頭配置，不同示波器和探頭會(huì )有些差異)

選擇示波器的幾個(gè)要點(diǎn)

1. 記錄長(cháng)度及分析工具

對許多電源測量，必需捕獲1/4 周期或1/2 周期(90度或180度)的工頻信號，有些測量甚至要求捕獲整個(gè)周期，這需要示波器具有足夠的記錄長(cháng)度以滿(mǎn)足要求(MSO4034記錄深度為10M，一般的電源測試足夠了)。

比長(cháng)記錄長(cháng)度更重要的是提供能夠利用所有這些數據的工具(如泰克的Wave Inspector)。否則處理幾百萬(wàn)點(diǎn)的記錄長(cháng)度，也就是幾千屏的信號活動(dòng)無(wú)疑是大海撈針。

2.電壓探頭和電流探頭之間的時(shí)滯

每只電壓探頭和電流探頭都有自己的特性傳播延遲。電流探頭和電壓探頭之間的延遲差稱(chēng)為時(shí)滯，會(huì )導致幅度和定時(shí)測量不準確。在探頭沒(méi)有正確“校正時(shí)滯”時(shí)，測量精度會(huì )下降，如開(kāi)關(guān)損耗。我所用的泰克TekVPI探頭連接到泰克4000系列示波器時(shí)，它們會(huì )自動(dòng)設置相應的時(shí)滯校正值，在電源測量中實(shí)現最大精度。

3. 探頭偏置

差分探頭一般會(huì )有較小的電壓偏置。這會(huì )影響精度，在繼續測量前必須消除這個(gè)電壓偏置。大多數差分電壓探頭擁有內置的DC偏置調節控制功能，可以相對簡(jiǎn)單地消除偏置。

某些探頭內置了自動(dòng)消磁/自動(dòng)清零程序，如在使用TekVPI探頭時(shí)，只需在探頭“comp”框上按一個(gè)按鈕就可以了。

安全準確地測試電壓波形和電流波形

在使用數字示波器進(jìn)行電源測量時(shí)，必需測量設備中的電壓及電流。要求使用兩只不同的探頭：一只電壓探頭 (通常是高壓差分探頭)，一只電流探頭。

測量經(jīng)過(guò)MOSFET的電流相對簡(jiǎn)單，可以使用許多不同的霍爾效應電流探頭完成，如TCP0030。而測量電壓則會(huì )面臨更多的問(wèn)題。MOSFET沒(méi)有連接到交流電源接地或電路輸出接地上。因此，不可能使用示波器進(jìn)行接地參考電壓測量，因為把探頭的地線(xiàn)連接到任何MOSFET端子上都會(huì )使通過(guò)示波器接地的電路短路。

進(jìn)行差分測量是測量MOSFET 電壓的最佳方式。在差分測量中，可以測量漏極到源極電壓，即MOSFET漏極和源極端子中的電壓。漏極到源極電壓可以位于幾十伏到幾百伏電壓的頂部，具體視電源的范圍而定。

測量瞬時(shí)功率

檢定開(kāi)關(guān)晶體管中的瞬時(shí)功耗是幾乎每個(gè)電源設計項目的一部分。選擇能夠在最壞情況操作極限下經(jīng)濟可靠地運行的元件至關(guān)重要。某些廠(chǎng)家的電流和電壓探測解決方案為這些測量提供了理想選擇。除提供安全測量解決方案外，它們還提供了非常簡(jiǎn)便的時(shí)滯校正功能。自動(dòng)設置相應的時(shí)滯校正值，在電源測量中實(shí)現最大精度。為電壓波形和電流波形及以瓦特為單位的演算波形提供正確的標度和單位。下面用泰克4000系列示波器介紹測量的簡(jiǎn)單步驟：連接探頭;按Autoset，示波器自動(dòng)調節垂直設置、水平設置;觸發(fā)設置，以查看波形;把演算波形定義為Ch1 * Ch2;打開(kāi)Area測量，測量曲線(xiàn)下的面積(能量);光標讀數表明瞬時(shí)功率。通過(guò)使用測量選通，我們可以把Area測量限制在特定區域，查看與MOSFET 的啟動(dòng)時(shí)間(Ton)和關(guān)閉(Toff)時(shí)間有關(guān)的功率損耗。