【測試案例分享】使用示波器自動化測量電源開關損耗
發布時間:2024-08-25 責任編輯:lina
【導讀】開關電源是當前電子信息飛速發展不可或缺的電源方式之一。開關電源以其功耗小、效率高、節能效果顯著的優勢,廣泛應用於各種消費類電子以及各類供電係統當中,成為一種主流的電源產品。
開關電源是當前電子信息飛速發展不可或缺的電源方式之一。開關電源以其功耗小、效率高、節能效果顯著的優勢,廣泛應用於各種消費類電子以及各類供電係統當中,成為一種主流的電源產品。
測試需求
開關電源集成化是電源未來發展的主要趨勢,這也就意味著功率密度將會越來越大,對工藝要求也會越來越高,在半導體器件和磁性材料沒有新的突破之前,技術創新的重點將集中在如何提高開關電源的效率和減小重量上。
典型開關式電源的效率可能約為87%,也就是會有13%的輸入功率在電源內部耗散,主要表現以廢熱的形式。在這些損耗中,很大一部分耗散在開關器件,通常是MOSFETs或IGBTs,而開關器件最主要損耗便是:開通損耗和關斷損耗。
測試原理及方法
在理想情況下,開關器件像照明開關一樣要麼“開”、要麼“關”,並在這兩種狀態之間瞬時切換。在“開”的狀態下,開關的阻抗是零,開關中沒有功率耗散,而不管有多少電流流經開關。在“關”的狀態下,開關的阻抗是無窮大,流經的電流是零,因此也沒有功率耗散。
在實際中,某些功率是在“常開”(傳導)的狀態過程中耗散的;還有一些功率損耗,是在“開”和“關”(關閉)轉換、在“關”和“開”(打開)轉換期間耗散的,通常後者比前者明顯要高得多。

圖1
之所以出現這些不理想的情況,是因為電路中存在著寄生參數。如圖1所示,柵極上的寄生電容會降慢器件的開關速度,延長打開時間和關閉時間。在漏極電流流動時,MOSFET漏極和源極之間的寄生電阻都會耗散功率。
示波器測試開關損耗的原始辦法:需要工程師手動設置選通,並添加 數學公式,這樣便會導致不同工程師略微不同的設置方法引起不同的 測試結果。為了避免人工誤差,現流行使用軟件進行自動測量。
示波器測試開關損耗的新方案:泰克的POWER高級功率測量和 分析軟件為開關損耗測量提供了定製化自動設置功能,並且符合 IEC60747-8 和 IEC60747-9 的測試方法,告別複雜設置,現在隻需按 一個按鈕,就可以執行全套開關損耗功率和能量測量。
軟件中可以選擇算法模型,支持MOSFET和BJT/IGBT算法;電源類型支持SMPS、PFC和Flyback;可以使用自動幅度和上升時間測量, 確定信號的幅度,設置10% 和90% 幅fu度du時shi的de測ce量liang門men限xian值zhi,然ran後hou測ce量liang信xin號hao的de上shang升sheng時shi間jian。此ci外wai,在zai複fu雜za的de信xin號hao中zhong,可ke以yi使shi用yong光guang標biao選xuan通tong功gong能neng,把ba測ce量liang重zhong點dian放fang在zai波bo形xing的de特te定ding部bu分fen。然ran後hou把ba幅fu度du乘cheng以yi80%,chuyishangshengshijianzhibiao,jisuandechuzhuanhuansulv。haizhichihuizhichuguijitu,fangbianshejigongchengshiduiqijinxingfenxiyouhua。zheyikuanruanjiankeyijidatigaogongzuoxiaolv,suoduanxiangmugongqi,bingjianshaorenweiwucha,shidangqianhenduokaiguandianyuanshejigongchengshidexinchong。

POWER高gao級ji功gong率lv測ce量liang和he分fen析xi軟ruan件jian能neng夠gou覆fu蓋gai電dian源yuan設she計ji全quan流liu程cheng測ce試shi,從cong電dian源yuan的de輸shu入ru到dao輸shu出chu,再zai到dao功gong率lv級ji和he環huan路lu分fen析xi,都dou可ke以yi在zai一yi台tai示shi波bo器qi上shang實shi現xian半ban自zi動dong化hua測ce試shi,具ju體tiPOWER內容可查看《使用5-PWR應用軟件進行電源測量和分析》應用指南。

測試方案
示波器:泰克MSO4/5/6係示波器
軟件:Power高級功率測量和分析軟件

軟件界麵
探頭:TDP10001GHz差分探頭、THCP0200/THDP0100高壓差分探頭、TCP0030A120MHzAC/DC電流探頭。
高帶寬差分探頭 高壓差分探頭 交直流電流探頭
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