SMPS設(shè)備還有一個(gè)控制部分,包括脈寬調(diào)節(jié)器脈頻調(diào)節(jié)器和反饋環(huán)1??刂撇糠挚赡苡凶约旱碾娫?。圖1是簡(jiǎn)化的SMPS示意圖,顯示了電能轉(zhuǎn)換部分,包括有源設(shè)備、無源設(shè)備和磁性元件。
SMPS技術(shù)采用金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)、絕緣柵雙極晶體管(IGBT)等功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備。這些設(shè)備開關(guān)時(shí)間短,能夠承受不穩(wěn)定的電壓峰值。同樣重要的是,它們消耗的能量很少,效率高,熱量低。開關(guān)設(shè)備在很大程度上決定了SMPS的整體性能。開關(guān)設(shè)備的主要測(cè)量包括:開關(guān)損耗、平均功率損耗、安全工作區(qū)域等。
準(zhǔn)備好測(cè)量電源。
在準(zhǔn)備測(cè)量開關(guān)電源時(shí),必須選擇合適的工具,并設(shè)置這些工具,以便它們能夠準(zhǔn)確、可重復(fù)地工作。當(dāng)然,示波器必須具有基本的帶寬和采樣速率,以適應(yīng)SMPS的開關(guān)頻率。電源測(cè)量至少需要兩個(gè)通道,一個(gè)用于電壓,另一個(gè)用于電流。有些設(shè)施也很重要,它們可以使電源測(cè)量更容易、更可靠。以下是需要考慮的部分:
開關(guān)器件的開啟和斷開電壓能在同一次采集中處理嗎?這些信號(hào)的比例可能達(dá)到10000:1。
電壓探頭和電流探頭是否可靠、準(zhǔn)確?有沒有有效的方法來糾正它們的不同延遲?
探頭的靜態(tài)噪聲有沒有有效的降低方法?
儀器能配備足夠的記錄長(zhǎng)度,以較高的采樣速度捕獲較長(zhǎng)的完整工頻波形嗎?
這些特性是進(jìn)行有意義、有效電源設(shè)計(jì)測(cè)量的基礎(chǔ)。
測(cè)量一次采集的100伏和100毫伏電壓。
為了測(cè)量開關(guān)器件的開關(guān)損耗和平均功率損耗,示波器必須分別確定開關(guān)器件斷開時(shí)的電壓。
在最高輸入電壓下,開關(guān)器件上的斷開狀態(tài)電壓(TP1和TP2之間)可能高達(dá)750V。在開啟狀態(tài)下,同一端子之間的電壓可能在幾毫伏到一伏左右。圖3顯示了開關(guān)器件的典型信號(hào)特性。
測(cè)試開關(guān)電源。
圖3.開關(guān)設(shè)備的典型信號(hào)。
為了準(zhǔn)確測(cè)量開關(guān)器件的電源,必須首先測(cè)量斷開和開啟電壓。然而,典型的8位數(shù)字示波器的動(dòng)態(tài)范圍不足以準(zhǔn)確地收集開啟期間的毫伏信號(hào)和斷開期間的高電壓。為了捕獲信號(hào),示波器的垂直范圍應(yīng)設(shè)置為每分100伏。在此設(shè)置下,示波器可以接受高達(dá)1000V的電壓,以便在不使示波器過載的情況下收集700V的信號(hào)。使用該設(shè)置的問題是,最大靈敏度(可分析的最小信號(hào)范圍)變?yōu)?000/256,即約4V。
泰克DPOPWR軟件解決了這個(gè)問題,用戶可以在設(shè)備技術(shù)數(shù)據(jù)中RDSON或VCEsat值輸入圖4所示的測(cè)量菜單中。如果測(cè)量電壓在示波器的靈敏度范圍內(nèi),DPOPWR也可以用采集的數(shù)據(jù)計(jì)算,而不是手動(dòng)輸入值。
圖4.DPOPWR輸入頁面允許用戶輸入RDSON和VCEsat的技術(shù)數(shù)據(jù)值。