【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(yi)80%,除(chu)以(yi)上(shang)升(sheng)時(shi)間(jian)指(zhi)標(biao),計(ji)算(suan)得(de)出(chu)轉(zhuan)換(huan)速(su)率(lv)。還(hai)支(zhi)持(chi)繪(hui)製(zhi)出(chu)軌(gui)跡(ji)圖(tu),方(fang)便(bian)設(she)計(ji)工(gong)程(cheng)師(shi)對(dui)其(qi)進(jin)行(xing)分(fen)析(xi)優(you)化(hua)。這(zhe)一(yi)款(kuan)軟(ruan)件(jian)可(ke)以(yi)極(ji)大(da)提(ti)高(gao)工(gong)作(zuo)效(xiao)率(lv),縮(suo)短(duan)項(xiang)目(mu)工(gong)期(qi),並(bing)減(jian)少(shao)人(ren)為(wei)誤(wu)差(cha),是(shi)當(dang)前(qian)很(hen)多(duo)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)設(she)計(ji)工(gong)程(cheng)師(shi)的(de)新(xin)寵(chong)。

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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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