RIGOL開關電源測試方案

2021-12-22 11:24:37 字數 2960 閱讀 5806

近幾年,電力電子裝置與人們的工作、生活的關係日益密切,程式控制交換機、通訊、電子裝置、控制裝置等都已廣泛地使用了開關電源,大大促進了開關電源技術的迅速發展。在開關電源向高頻、高可靠、低耗、低雜訊、抗干擾和模組化方向發展的同時,也對產品設計驗證和功能測試提出了更為嚴格的要求。本文中將以國內測試測量廠商rigol(北京普源精儀科技有限責任公司)的產品為例介紹一些開關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數字示波器、dm3064數字萬用表及dg系列函式/任意波形訊號發生器。

數字示波器應用方案

1、瞬態響應訊號測量:

負載瞬變時間是一項動態時間,它是負載電流瞬變後開關電源的輸出電壓穩定到預先規定穩定帶內的時間。測量訊號的過程中,示波器必須有足夠的取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為s或ms量級,而rigol的ds1302ca可以測量最小1.

2ns的上公升時間,完全可以捕獲該瞬變訊號。圖2反映了電流由0.1ma到65ma的過程中電壓瞬態變化情況。

2、及時發現有害波形訊號

電源的開啟延遲是從施加交流輸入至輸出達到其調整範圍之內的時間。如果開關電源在開啟時,有有害波形產生,即有可能損壞開關電晶體的電流尖峰。對於該有害波形,可以通過抑制電路等方法來消除。

而通過用示波器的測量,我們就可以及時發現有害波形,並在電源開啟的瞬間,有效地抑制有害訊號的產生,間接提高後需電源的工作效率。圖3是ds1302ca捕獲的波形。

3、在系統中重現訊號

如果捕捉到偶發、瞬時訊號後不僅僅滿足於對該訊號的簡單分析與計算,還希望能夠在系統中重現該訊號,那麼rigol數字示波器與函式/任意波形訊號發生器的無縫互連則可以提供完美的解決方案。dg3121a訊號發生器可以通過專用介面直接訪問ds1302ca的波形記憶體,從而在訊號發生器上再現之前捕獲的毛刺或偶發訊號波形。通過這樣的方法,可以再現訊號,讓測試測量更加方便。

4、同時測量輸入輸出訊號

在開關電源測試中經常同時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的交替觸發能夠同時測量分析輸入和輸出兩個訊號,解決了操作上的難題。以往在中端示波器中,雙通道同時顯示時都是時基共用,而現在的產品就可用交替觸發來實現兩個通道各自有自己的時基,並且在各通道上可以選取不同的觸發方式。

如圖5示,兩個不同的訊號,乙個是vpp=188v的訊號,另乙個是vpp=102mv的訊號,它們的頻率分別為50hz和20khz。

5、捕獲紋波和分析雜訊

紋波和雜訊是在所有其他引數恆定的條件下,在規定頻寬內直流輸出電壓對其平均值的週期性和隨機性偏離,它代表調整和濾波電路後面直流輸出電壓中所殘存不需要的交流和雜訊成分。紋波和雜訊可以用有效值或峰峰值度量,峰峰值可以提供有關高幅度、短持續時間尖峰的資訊,而有效值則有利於確定預期的訊雜比。具體的講,紋波是出現在輸出端子間的一種與輸入頻率和開關頻率同步的成分,用峰-峰(peak to peak)值表示,一般在輸出電壓的0.

5%以下;雜訊是出現在輸出端子間的紋波以外的一種高頻成分,也用峰-峰(peak to peak)值表示,一般在輸出電壓的1%左右。紋波雜訊是二者的合成,用峰-峰(peak to peak)值表示,一般在輸出電壓的2%以下。下面是ds1302ca觀察的紋波訊號波形:

數字萬用表應用方案

1、開關電源漂移測量

漂移主要指電源輸出電流或電壓的週期和隨機偏離。開關電源的漂移測量需要很長時間,並對測量精度要求較高。實際測量中我們一般會把所有測量出來的資料做乙個統計,然後在這個統計值的基礎上計算出它的ppm值,總時間在24小時左右。

這個測試過程不但枯燥而且很容易出錯,為了能讓工程師的測量變得更加方便,並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。

通常實驗時,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間。這樣一來,如果長期值守,就難免會出現測量失誤。為解決這個問題,我們可以通過計算機軟體控制測量,讓萬用表採集每隔一段時間的電壓、電流,而對於時間段的大小,工程師也可以任意設定,真正實現通過萬用表輕鬆採集資料。

dm3064可以實現一路最多採集200萬個資料,如果要儲存更多的資料也可以選擇直接儲存到u盤或者儲存到電腦中。

使用dm3064的方便之處在於資料採集後其自帶軟體可以直接完成資料儲存,把資料儲存為txt或mdb資料庫檔案,以便於借助數學分析工具在電腦上直接對這些資料進行分析。

2、多路巡檢測量

如果我們已經不滿足於單路測量,希望實現多路同時測量,則可以選擇dm3064的資料巡檢功能多路巡檢測量,最多能夠實現一次同時測量16路訊號。同時測量每個輸出模組的電流電壓後,可通過計算機軟體統計出需要的資料,然後再對統計到的每路資料進行分析。 如果我們想看資料在巡檢時候的波形,也可以開啟波形顯示,觀察資料巡檢時候的資料變化曲線。

在波形圖中,我們可以通過ultralogger軟體在pc上很直觀地看到電壓電流變化曲線。

rigol萬用表針對資料的巡檢和採集功能可以快速實現電流電壓的巡檢和資料採集。並且ultralogger軟體能通過gpib和usb匯流排實現現場控制,也可以通過lan實現遠端控制,並且能把每個工作站的資料報告定期返回給遠端的伺服器。

3、溫度測量

溫度測量是電源產品測試過程中最重要的環節之一,現在的電源產品都要滿足fec、vde、ul、csa、fcc等溫度測量標準,所以溫度對於電源也是重要的測量引數之一。

隨著電源技術的進步,產品對溫度的要求越來越高。在測量過程中,可以用dm3064萬用表加上溫度感測器把採集到的物理訊號轉化為電訊號,然後轉化為相應的溫度值。

同理,如果需要別的方面的應用,也可以使用相應的感測器進行測量,選擇採集功能實現快速感測的測量功能。

其他應用測量

在開關電源行業中,需要模擬開關管開關的頻率和同步頻率來進行測量,在這類產品測試中,我們可以增加訊號源來模擬開關電源在不同狀態下的工作頻率。也可以使用訊號發生器發出的訊號來模擬原控制訊號。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系列的訊號源。

另外,我們可以把上面的儀器都整合到測試系統中去,把訊號源、萬用表、示波器、功率計等繫結在一起,通過軟體的控制可以來實現不同效能及其輸入輸出特性的測試,幫你實現生產線的自動化測試,如圖10。

開關電源測試方法

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