開關電源測試實例分析

石謹寧（中國長城科技集團股份有限公司，廣東深圳，518100）

開關電源測試實例分析

石謹寧
（中國長城科技集團股份有限公司，廣東深圳，518100）

現在我國科技的不斷發展，在近幾年里，電子產品在人們的生活中逐漸的被廣泛的應用，與人類的生活在很多方面都是密不可分的，電源是每個電子設備少不了的重要組成部分，例如最常用的通訊設備還有程控交換機、控制設備等都很多的運用了開關電源，這樣的現象很大程度上加速了開關電源的科技技術進步。在開關電源發展的同時也要對產品的性能、功能、配置等作出嚴格的檢驗，嚴格的要求才能讓產品在各方面可以達到需求。

開關電源；測試；實例

1 開關電源概述

開關電源可以說是電子設備不能沒有的關鍵構成成分，它的好壞直接與整個電子設備是否能正常的運作有關。現在用的廣泛的就是直流穩壓電源和開關電源，相對來說開關電源更加的節能，因為它自己所需要的能量就比較低，所以它的電源效率與其他的普通的穩壓電流相比提高了一倍，是典型的高效能節愿型電源，所以根據這一特性，開關電源被廣泛的用于各類電子設備例如家用電器、通訊設備等各種行業，已經成為穩壓電流的主流產品。在這近五十年以來，開關電源歷經了大概4個階段：第一階段在早期，開關電源的結構組成部分都是以分離元件構成的，而且除了開關頻率過低，其效率也不高，電路還很復雜，不容易進行調整。第二階段是在二十世紀七十年代的時候，脈寬調制器集成電路在經過研究之后被發現，但這一研制成果只是在開關電源的控制電路方面將集成化加入其中。第三階段是在之后的十年，單片開關穩壓器被研制出來，從本質上來看，這依舊是屬于DC/DC電源變換器。最后一個階段在科技發展的同時很多種類的單片開關電源集成電路被研制出來，AC/DC電源變換器逐漸的得以實現集成化。

開關電源的原理可大致分為三種，脈沖寬度調制式，它的特性就是開關的頻率是不變的，利用變換脈沖寬度來調整占空比，從而達穩壓的效果。脈沖頻率調制方式，它的特性是在脈沖寬度保持不變的前提下，利用變換開關頻率從而調整占空比，達到穩壓的目的。混合調制式，使脈沖寬度及開關頻率都是保持動態變化的，所以占空比的調整范圍會更加的寬。這三種工作方式被統一稱作“時間比例控制”方法。開關電源主要有四個部分組成：

（1）主電路。這里面又包含了輸入濾波器、整流與濾波、輸出整流與濾波。

（2）控制電路。有脈寬調制器、反饋電路以及輸出端取樣電路。

（3）檢測及保護電路。檢測方面有很多類型，其中有過電流檢測、過電壓檢測等；保護電路也有好幾種類型例如自動重啟等。

（4）其他電路。有偏置電路、鋸齒波發生器等。

2 開關電源測試實例

下面以我國測試測量的廠商北京普源精儀科技有限責任公司（RIGOL）的一些產品為示例來進行分析，來對開關電源進行的一些常用的測試時會用到的方法做一個簡單的分析。

2.1 數字示波器的相關應用

2.1.1 瞬態響應信號測量

負載瞬變時間可以認為是一種不固定的時間，就是說負載電流在發生瞬變之后，其中開關電源的輸出電壓穩定至提前計算好的規定好得范圍內的時間。在進行信號的測量過程中里，其中示波器是一定要有充分的采樣率以及波形捕獲率才可以更為有效的捕捉到所需要的波形。最小1.2ns的上升時間，就是RIGOL里的DS1302CA所能夠測量到的，所以足以捕捉到這一瞬變信號。

2.1.2 及時快速的察覺有害的波形信號

電源的開啟延誤便是自加交流輸入到輸出到達它的調劑范疇之間的所用時間。假如在開關電源被開啟的同時，有害波形一旦出現，就很大程度會使開關晶體管的電流尖峰受到一定程度的損害。利用示波器的測量，就能提前察覺到有害波形的產生，能夠在開啟電源的那一刻，就能將有害波形壓制下去，使有害波形不能產生，就可以避免這一損壞的發生，這樣一來就是一步一步的提高了后需電源在工作時的效能。

2.1.3 在系統中重現信號

如若捕獲到偶發或者瞬時的信號之后，不只是在對信號的進行的研究和計算，當然更加希望可以在系統里使這一信號得到重新出現在信號發生器上，由此看來北京普源精儀科技有限責任公司的數字示波器在與函數/任意波形信號發生器之間進行的無縫連接就能夠產生完善的方案。DG3121A這一款信號發生器就能夠通過專用接口直接訪問DS1302CA這一波形的存在，然后將信號在被發生器重新之前捕捉一些信號波形。經由這樣的方式，就能對信號進行重現，為測量提供了一定程度上的方便。

2.1.4 同時測量輸入輸出信號

對開關電源進行相關的測試中常常會同時對電路的輸入、輸出端進行測量，不過輸入和輸出電壓之間所存在的差距略大，這會給實施時帶來一定程度的難度。DS1302A在這方面可以很好地解決問題，它的交替觸發可以進行測量分析輸入和輸出這兩個信號。在不斷的研究中，現在的產品可以用相互轉換觸發來實現這兩個通道它們自身的時基，而且可以有不同的觸發方式可供選擇。

2.1.5 捕捉紋波及分析噪聲

紋波及噪聲這兩者是以別的條件數據不變為前提時，在已定好的寬帶內的直流輸出電壓對它的平均值所存在的周期性以及隨機性的偏離。它所表現的是調劑和濾波電路背面的直流輸出電壓中殘留的沒有必要的交流和噪聲成份。噪聲及紋波能夠利用有效值或者峰峰值為標準來進行測量，其中后者能夠為此給出相關高幅度以及短持續時間尖峰的相關資料數據信息，另外有效值則是對預料的信噪比的準確判斷比較有利。

2.2 數字萬能用表應用方案

2.2.1 開關電源漂移測量

這一種測量很耗時，對于測量的準確度來說所要達到的要求比較高。在現實操作進行測量時，通常測量人員會把所測量出來的全部的數據用科學的方法統計出來，之后以這個統計值為基礎，從而來算出它的PPM值，一共所需時間為二十四小時左右。這個測試的過程不僅乏味無聊而且還特別易出現錯誤，所以避免出現錯誤，是當務之急，讓測量人員的測量更為精準、方便，RIGOL提供了DM3064萬用表和PC控制的一套完善的解決方案，這樣就可以讓測量時的誤差下降至最小。

一般在進行實驗時，我們不僅要盡可能的滿足測試精度和測試速度的嚴格要求，另外要確保一定量的測試時間。這類方式，再這樣進行為期很長的值守，會免不了在測量時出現失誤，所以有問題就要想對策，為了更好地處理這一問題，我們能夠利用PC軟件來進行操控測量，用萬用表來進行信息收集，固定一個時間點就收集一次電壓、電流，這個時間間隔，測量人員可隨意設置，從實際意義上的完成利用萬用表來進行收集數據。

DM3064能夠完成一路最多采集兩百萬個數據，如若想要收納更大量的數據當然存到U盤或者可以直接的存到電腦里也是很好地選擇。方便的方面就是在數據進行采集后它自身所自帶的軟件能夠直接完成對數據進行很好的保存工作，并且把數據保存為txt或者mdb的格式文件，為可以在電腦上在數字分析工具的幫助下直接對這些數據進行分析提供了很大的方便。

2.2.2 溫度測量

社會科技在不停地加快進步的腳步，科技也在不斷地創新，人們對產品的質量需求也不斷增高，也越發嚴格，電源科技技術的發展中，產品在溫度方面的要求也越來越嚴格，進行測試測量的過程里，能夠使用DM3064萬用表配合溫度傳感器一同使用，可以將收集到的物力信號直接轉換成電信號，進而轉換成相對應的溫度值。同樣道理，假如要用到別的方面的應用，當然也是可以換成與之對應的傳感器來實現測量，挑選采集功能來使快速傳感的測量功能得以應用到實踐中。

2.2.3 多路巡檢測量

假如在測量的技術上不能滿足于單路測量了，那么久就可選擇使用DM3064的數據巡檢這一功能就可以進行多路巡檢測量，根據實驗表明，最多的時候可以一次在同一時刻對十六路信號進行測試測量。而且同時對各個輸出模塊的電流電壓進行測量之后，就可以用計算機的相關軟件來統計出所要用到的數據，之后再對所統計到的各個數據進行分析。巡檢時數據所呈現的波形，可以通過打開波形顯示，對數據巡檢時候的數據的相關變化曲線進行研究探析，從波形圖上，可以通過利用Ultralogger在計算機上就能非常直接的看到電壓電流的產生變化時所構成的曲線，萬用表針在數據的巡檢以及收集方面的功能就可以快捷的將電流電壓的巡檢以及數據的收集運用到實踐中去。另外Uitralogger軟件可以通過GPIB和USB總線實現現場的操控，還能夠利用LAN來進行遠程的操控，而且可以把各個工作站的數據報告定期的返回給遠程的服務器。

2.3 其他應用測量

如今在開關電源這一行業里，是須要通過對開關管開關的頻率模擬實驗來實行測試測量的，對這種類型的產品測試中，我們能夠通過增加信號來源從而來進行模擬開關電源在不一樣的狀態下的工作頻率。另外還能夠利用信號的發生器發射出來的信號來進行模擬原控制信號。

3 結束語

近幾年科技的發展加快了腳步，讓開關電源這方面的科技技術也在不停歇的發展進步，現在，開關電源以其小型、輕重量以及高頻率等的特點被廣泛使用在PC、通訊設備、電子控制的設備等中，已經成為當今社會科技發展中不缺少的組成成分之一，電子科技技術一直沒有停止過創新、進步，開關電源也有了更加寬廣的發展前途，要想科學、健康的將開關電源發展的更好，就要從產品的本身出發，做好產品就是打好基礎，想要我國的開關電源技術發展的好，就要有創新精神和務實精神，創造出有中國特色的科技之路。

[1]候清江,張黎強,許棟剛.開關電源的基本原理及發展趨勢探析[J].制造業自動化.2010-9第9期第32卷.

[2]韓晶.開關電源測試實例[J].電子測試.2017.12.

[3]陳樂天.開關電源的新技術與發展前景[J].通訊電源技術.2014年3月25日第31卷第2 期.

Test example analysis of switching power supply

Shi Jinning
（China GreatWall Technology Group CO.,LTD.，Shenzhen Guangdong,518100）

The power supply is an important part of every electronic equipment indispensable, such as the most commonly used communication equipment and program-controlled switches, control equipment are many use of switching power supply, this phenomenon greatly accelerated the switching power supply technology progress. In the development of switching power supply, but also to the performance of products, functions, configuration and so strict inspection, strict requirements in order to enable products in all aspects of demand.

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