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當前位置：上海茂碩機械設備有限公司>>技術文章>>示波器測量開關電源的實用技巧
在理想情況下，每個電源都應該按照為它設計的數學模型那樣工作。但現實的情況卻可能出現元器件有缺陷，負載變化，供電電源失真，甚至是放置環境的不同也會對結果造成影響，所以設計人員需要借助示波器進行電源測量。示波器的選擇不僅要考慮合適的帶寬、采樣速率和足夠的通道等因素，還要兼顧到采購成本。那么，該如何選擇一款適合自己的示波器，以及在開關電源中都有哪些實用的測量技巧呢？
在使用示波器進行實際測試時，帶寬、衰減比、浮地測量、共模抑制比、電流測量等如果測試不準確，將產生誤差，這會對測量結果產生很大影響。為了避免測試誤差，R&S的測試專家將為您一一解析以上參數，確保測試準確性。
帶寬是大多數工程師在選擇一款示波器時首先考慮的參數。通常認為應該選帶寬盡量低的示波器，滿足使用需求即可。但是隨著第三代半導體技術的發展，高寬帶示波器的需求明顯變多了。那么在設計開關電源時，到底選擇多大帶寬的示波器進行測量合適呢？
由于電源的開關頻率不太大，如果電源輸出是方波而不是正弦波，那么對示波器的要求就不能從開關頻率上來定義，而是要從上升沿時間上來定義。因為不同的頻率響應曲線得到的數據不一樣，比如高斯響應的上升沿時間為0.35/BW，平坦響應的上升沿時間為0.4-0.45/BW。所以為了保證信號的高保真度，要盡量保證信號帶寬在示波器的帶寬之內。根據上升時間實際值與測試值之間的關系公式可以看出，越大帶寬的示波器，誤差越小。考慮包括探頭在內的測試系統，帶寬越高的示波器和探頭誤差越小。雖然上升沿時間比較快的信號，對示波器和探頭的要求比較高，但是在實際應用時，還要根據可接受的誤差精度，選擇合適帶寬的示波器和探頭。
衰減比與噪聲
示波器對輸入信號電壓有要求。如果被測信號的電壓大于示波器允許的最大電壓輸入，那么必須先用探頭對輸入信號進行衰減，之后再送入示波器。如使用RTM3004示波器時，可以選擇探頭通道100μ-10K之間任意的衰減比，使用范圍非常廣。而且噪聲只有670μV左右，適合精準測量。
浮地 測量
出于對成本和安全的考慮，浮地測量一直是工程師的痛點。在測量LLC電路的下管驅動時，如果用示波器直接測，有可能出現漏電和短路的情況，通常有八種處理方法。
1
是剪掉AC電源線地線，但是有安全隱患。
2
是示波器加隔離變壓器供電，但是有安全隱患。
3
電源加隔離變壓器供電，但是會額外占用一個通道。
4
A、B輪流測試，但是沒法判斷死區。
5
A采用普通無源探頭、B采用差分探頭，但是信號上升沿斜率可能不一樣，且沒法判斷死區。
6
采用多根無源探頭（如果使用RTM系列示波器需要再采用MATH運算，如果使用RTE RTO系列示波器不需要額外再做運算），但是會額外占用一個通道。
7
采用RTH系列隔離通道示波器，不用做運算，不會占用通道，推薦使用。
8
采用兩根差分探頭，不用做運算，不會占用通道，推薦使用。
共模抑制比
已知帶寬越大，衰減的倍率越大。在理想狀態下，同時測量上下管時，示波器上的上下管波形是一致的。而實際的波形中，由于探頭的共模抑制比不夠，會導致上下管的開關節點出現毛刺，非常影響測量。這里使用的是RT-ZHD16差分探頭，它的共模抑制比在100K和1G時均為60dB左右，效果非常好。
電流 測量
在很多時候，工程師在測量信號電壓的同時，還需要查看電流波形。比如查看LLC電路的諧振電流的工作狀態是否正常，這時候就需要借助電流探頭進行電流測量。
實測 演示
在實測部分，使用5G Sa/s，10-bit ADC的RTM3004示波器，RT-ZHD16差分探頭，RT-ZC20電流探頭進行LLC半橋電路的電流和電壓測試。連接測試電路和測試儀器，示波器顯示出上管Vds電壓波形存在正常的輕微抖動。由于RTM3004示波器具有超高的直流偏置的功能，特別是分析直流上疊加的紋波時優勢明顯。因此放大波形，可看到波形不是平坦的，而是帶有尖峰和圓弧。
在LLC典型電路下，可以看到上管VDS信號和驅動信號的波形都非常干凈，說明RTM3004示波器的共模抑制比很好。在放大諧振電流波形之后，可以看到波形有正常的抖動，使用示波器的精確觸發功能，在諧振電流峰值觸發波形，得到相對靜止的波形。RTM3004示波器的觸發靈敏度非常高，可以在臨界點顯示相對靜止的波形，并捕捉到異常波形，為工程師正確調整電路提供參考。同時顯示Vds和諧振電流的波形，可以看到關斷瞬間諧振電流的波形。
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