电源分析测试中的偏移校正的原理

开关电源得益于其优秀的转换效率等优点而受到广泛应用。ZDS示波器搭载的电源分析功能便是对开关电源各项技术指标进行测试的功能。今天为大家带来其中效率分析、开关元件分析和磁性元件分析的介绍。

 测试内容

ZDS3000/4000系列示波器电源分析插件即使用示波器来对开关电源进行相关测试，可以提高电源开发人员的工作效率，方便对电源模块进行测试。电源分析插件涉及效率分析、开关元件分析、磁性元件分析、输入分析、输出分析、调制分析六个部分，今天我们主要对后三项进行介绍。

输入分析

输入分析主要针对开关电源输入端进行测试，涉及的项目主要有：谐波分析和冲击电流。

输出分析

输出分析主要针对开关电源输出端进行测试，涉及的项目主要有：输出纹波、瞬态分析、启动/关闭时间。

调制分析

调制分析用于电源控制环路的测量。调制分析通常用于表征从直流输出到开关晶体管选通端脉宽调制 （PWM） 的反馈，以实现动态的电压调节。

对于调制分析，主要涉及以下几个方面的测试分：脉冲分析、占空比、周期、频率、上升时间和下降时间。

测试步骤

1、测前准备

为了保证测试的准确性，我们必须保证使用正确的测试系统，才能准确的捕获波形进行分析和调试，所以测试前需进行如下准备：

（1）设置示波器的采集模式。需根据测试项从四种采集模式中选择合适的一种；

（2）电流探头进行消磁调零，以便去掉变压器核心中残余的DC通量，防止数据产生偏差；

（3）电压探头和电流探头的偏移校正。需搭配偏移校正夹具。通过调整示波器的通道偏移时间参数，从而校正电压探头和电流钳的传输延迟时间差，如下图所示。

2、接线

3、参数设置及测试结果解读

确认接线无误后即可点击“参数配置”进行测量参数的设定。以“谐波分析”为例进行演示，电源谐波分析的设置界面图7所示，其中IEC61000-3-2：表示谐波电流发射限值，设备输入每相低于或等于16A，按对谐波电流的限制，设备可被分为以下4类。

图7 谐波分析界面设置

谐波分析结果中显示了两个表格。左边表格用于显示0~40次谐波有效值，此有效值使用谐波子组的方法计算。谐波限值与参数设置的标准限制相关，状态指示了当前测量值是否符合相关标准。右边表格用于显示电压电流有效值和功率等相关测量项。具体图8所示。

图8 谐波分析结果

以“瞬态分析”为例，电源谐波分析的设置界面图9所示，设置完即可进行测试。

图9 电源谐波分析的设置界面

瞬态分析的结果计算如下，时间：表示负载瞬态变化时间值，如下图中红框所示。其计算方法为：电流通道波形中负载电流状态A变化到状态B时的电流中间值C，与电压通道波形的输出端电压稳定输出为预期输出值的正负波动10%的点D，C~D之间的时间值即为负载的瞬态时间值。

图10

测试常见问题

1、电源分析测试中的偏移校正的原理？

通过偏移校正板上的振荡电路产生周期性的脉冲信号，该脉冲信号可同时作用在电压探头和电流钳上，用于驱动电压探头和电流钳。使用电压探头和电流钳分别测量电压和电流信号，可在示波器上观察到由于探头的延迟时间不同造成的电压和电流波形的超前或滞后，通过调整示波器的通道偏移时间参数，从而校正电压探头和电流钳的传输延迟时间差。

2、测量输出纹波的意义是什么？

输出纹波主要指输出的直流中的交流成分，在电路的频率和开关的频率都有可能产生纹波。在一些设备中对这些纹波非常敏感，所以必须对电源输出的纹波进行测量，一般纹波大小为mV，采用峰峰值表示。Intel在ATX12V规范中规定，+12V输出纹波峰峰值不得超过120mv，+3.3V与+5V纹波峰峰值不得超过50mv，纹波越小说明电源质量就越高。

3、电源的启动/关闭时间是如何计算的呢？

电源的启动/关闭时间是如何计算的呢？答：启动分析测量从最初打开电源到直流输出达到理想稳态90%期间的时间。关闭分析测量从关闭电源到直流输出衰减到稳态20%期间的时间。启动时间计算方式：开始位置为输入电压峰值的10%，结束位置为输出稳定电压的90%。关闭时间计算方式：开始位置为输入电压峰值的20%，结束位置为输出稳定电压的20%。电源启动测试/电源关闭测试结果。
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