石謹(jǐn)寧（中國(guó)長(zhǎng)城科技集團(tuán)股份有限公司，廣東深圳，518100）

開關(guān)電源測(cè)試實(shí)例分析

石謹(jǐn)寧
（中國(guó)長(zhǎng)城科技集團(tuán)股份有限公司，廣東深圳，518100）

現(xiàn)在我國(guó)科技的不斷發(fā)展，在近幾年里，電子產(chǎn)品在人們的生活中逐漸的被廣泛的應(yīng)用，與人類的生活在很多方面都是密不可分的，電源是每個(gè)電子設(shè)備少不了的重要組成部分，例如最常用的通訊設(shè)備還有程控交換機(jī)、控制設(shè)備等都很多的運(yùn)用了開關(guān)電源，這樣的現(xiàn)象很大程度上加速了開關(guān)電源的科技技術(shù)進(jìn)步。在開關(guān)電源發(fā)展的同時(shí)也要對(duì)產(chǎn)品的性能、功能、配置等作出嚴(yán)格的檢驗(yàn)，嚴(yán)格的要求才能讓產(chǎn)品在各方面可以達(dá)到需求。

開關(guān)電源；測(cè)試；實(shí)例

1 開關(guān)電源概述

開關(guān)電源可以說是電子設(shè)備不能沒有的關(guān)鍵構(gòu)成成分，它的好壞直接與整個(gè)電子設(shè)備是否能正常的運(yùn)作有關(guān)。現(xiàn)在用的廣泛的就是直流穩(wěn)壓電源和開關(guān)電源，相對(duì)來說開關(guān)電源更加的節(jié)能，因?yàn)樗约核枰哪芰烤捅容^低，所以它的電源效率與其他的普通的穩(wěn)壓電流相比提高了一倍，是典型的高效能節(jié)愿型電源，所以根據(jù)這一特性，開關(guān)電源被廣泛的用于各類電子設(shè)備例如家用電器、通訊設(shè)備等各種行業(yè)，已經(jīng)成為穩(wěn)壓電流的主流產(chǎn)品。在這近五十年以來，開關(guān)電源歷經(jīng)了大概4個(gè)階段：第一階段在早期，開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)組成部分都是以分離元件構(gòu)成的，而且除了開關(guān)頻率過低，其效率也不高，電路還很復(fù)雜，不容易進(jìn)行調(diào)整。第二階段是在二十世紀(jì)七十年代的時(shí)候，脈寬調(diào)制器集成電路在經(jīng)過研究之后被發(fā)現(xiàn)，但這一研制成果只是在開關(guān)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(guān)穩(wěn)壓器被研制出來，從本質(zhì)上來看，這依舊是屬于DC/DC電源變換器。最后一個(gè)階段在科技發(fā)展的同時(shí)很多種類的單片開關(guān)電源集成電路被研制出來，AC/DC電源變換器逐漸的得以實(shí)現(xiàn)集成化。

開關(guān)電源的原理可大致分為三種，脈沖寬度調(diào)制式，它的特性就是開關(guān)的頻率是不變的，利用變換脈沖寬度來調(diào)整占空比，從而達(dá)穩(wěn)壓的效果。脈沖頻率調(diào)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(guān)頻率從而調(diào)整占空比，達(dá)到穩(wěn)壓的目的?；旌险{(diào)制式，使脈沖寬度及開關(guān)頻率都是保持動(dòng)態(tài)變化的，所以占空比的調(diào)整范圍會(huì)更加的寬。這三種工作方式被統(tǒng)一稱作“時(shí)間比例控制”方法。開關(guān)電源主要有四個(gè)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(diào)制器、反饋電路以及輸出端取樣電路。

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

（4）其他電路。有偏置電路、鋸齒波發(fā)生器等。

2 開關(guān)電源測(cè)試實(shí)例

下面以我國(guó)測(cè)試測(cè)量的廠商北京普源精儀科技有限責(zé)任公司（RIGOL）的一些產(chǎn)品為示例來進(jìn)行分析，來對(duì)開關(guān)電源進(jìn)行的一些常用的測(cè)試時(shí)會(huì)用到的方法做一個(gè)簡(jiǎn)單的分析。

2.1 數(shù)字示波器的相關(guān)應(yīng)用

2.1.1 瞬態(tài)響應(yīng)信號(hào)測(cè)量

負(fù)載瞬變時(shí)間可以認(rèn)為是一種不固定的時(shí)間，就是說負(fù)載電流在發(fā)生瞬變之后，其中開關(guān)電源的輸出電壓穩(wěn)定至提前計(jì)算好的規(guī)定好得范圍內(nèi)的時(shí)間。在進(jìn)行信號(hào)的測(cè)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(shí)間，就是RIGOL里的DS1302CA所能夠測(cè)量到的，所以足以捕捉到這一瞬變信號(hào)。

2.1.2 及時(shí)快速的察覺有害的波形信號(hào)

電源的開啟延誤便是自加交流輸入到輸出到達(dá)它的調(diào)劑范疇之間的所用時(shí)間。假如在開關(guān)電源被開啟的同時(shí)，有害波形一旦出現(xiàn)，就很大程度會(huì)使開關(guān)晶體管的電流尖峰受到一定程度的損害。利用示波器的測(cè)量，就能提前察覺到有害波形的產(chǎn)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(chǎn)生，就可以避免這一損壞的發(fā)生，這樣一來就是一步一步的提高了后需電源在工作時(shí)的效能。

2.1.3 在系統(tǒng)中重現(xiàn)信號(hào)

如若捕獲到偶發(fā)或者瞬時(shí)的信號(hào)之后，不只是在對(duì)信號(hào)的進(jìn)行的研究和計(jì)算，當(dāng)然更加希望可以在系統(tǒng)里使這一信號(hào)得到重新出現(xiàn)在信號(hào)發(fā)生器上，由此看來北京普源精儀科技有限責(zé)任公司的數(shù)字示波器在與函數(shù)/任意波形信號(hào)發(fā)生器之間進(jìn)行的無縫連接就能夠產(chǎn)生完善的方案。DG3121A這一款信號(hào)發(fā)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(hào)在被發(fā)生器重新之前捕捉一些信號(hào)波形。經(jīng)由這樣的方式，就能對(duì)信號(hào)進(jìn)行重現(xiàn)，為測(cè)量提供了一定程度上的方便。

2.1.4 同時(shí)測(cè)量輸入輸出信號(hào)

對(duì)開關(guān)電源進(jìn)行相關(guān)的測(cè)試中常常會(huì)同時(shí)對(duì)電路的輸入、輸出端進(jìn)行測(cè)量，不過輸入和輸出電壓之間所存在的差距略大，這會(huì)給實(shí)施時(shí)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(fā)可以進(jìn)行測(cè)量分析輸入和輸出這兩個(gè)信號(hào)。在不斷的研究中，現(xiàn)在的產(chǎn)品可以用相互轉(zhuǎn)換觸發(fā)來實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)通道它們自身的時(shí)基，而且可以有不同的觸發(fā)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(shù)據(jù)不變?yōu)榍疤釙r(shí)，在已定好的寬帶內(nèi)的直流輸出電壓對(duì)它的平均值所存在的周期性以及隨機(jī)性的偏離。它所表現(xiàn)的是調(diào)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(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行測(cè)量，其中后者能夠?yàn)榇私o出相關(guān)高幅度以及短持續(xù)時(shí)間尖峰的相關(guān)資料數(shù)據(jù)信息，另外有效值則是對(duì)預(yù)料的信噪比的準(zhǔn)確判斷比較有利。

2.2 數(shù)字萬能用表應(yīng)用方案

2.2.1 開關(guān)電源漂移測(cè)量

這一種測(cè)量很耗時(shí)，對(duì)于測(cè)量的準(zhǔn)確度來說所要達(dá)到的要求比較高。在現(xiàn)實(shí)操作進(jìn)行測(cè)量時(shí)，通常測(cè)量人員會(huì)把所測(cè)量出來的全部的數(shù)據(jù)用科學(xué)的方法統(tǒng)計(jì)出來，之后以這個(gè)統(tǒng)計(jì)值為基礎(chǔ)，從而來算出它的PPM值，一共所需時(shí)間為二十四小時(shí)左右。這個(gè)測(cè)試的過程不僅乏味無聊而且還特別易出現(xiàn)錯(cuò)誤，所以避免出現(xiàn)錯(cuò)誤，是當(dāng)務(wù)之急，讓測(cè)量人員的測(cè)量更為精準(zhǔn)、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(cè)量時(shí)的誤差下降至最小。

一般在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們不僅要盡可能的滿足測(cè)試精度和測(cè)試速度的嚴(yán)格要求，另外要確保一定量的測(cè)試時(shí)間。這類方式，再這樣進(jìn)行為期很長(zhǎng)的值守，會(huì)免不了在測(cè)量時(shí)出現(xiàn)失誤，所以有問題就要想對(duì)策，為了更好地處理這一問題，我們能夠利用PC軟件來進(jìn)行操控測(cè)量，用萬用表來進(jìn)行信息收集，固定一個(gè)時(shí)間點(diǎn)就收集一次電壓、電流，這個(gè)時(shí)間間隔，測(cè)量人員可隨意設(shè)置，從實(shí)際意義上的完成利用萬用表來進(jìn)行收集數(shù)據(jù)。

DM3064能夠完成一路最多采集兩百萬個(gè)數(shù)據(jù)，如若想要收納更大量的數(shù)據(jù)當(dāng)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(shù)據(jù)進(jìn)行采集后它自身所自帶的軟件能夠直接完成對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行很好的保存工作，并且把數(shù)據(jù)保存為txt或者mdb的格式文件，為可以在電腦上在數(shù)字分析工具的幫助下直接對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析提供了很大的方便。

2.2.2 溫度測(cè)量

社會(huì)科技在不停地加快進(jìn)步的腳步，科技也在不斷地創(chuàng)新，人們對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量需求也不斷增高，也越發(fā)嚴(yán)格，電源科技技術(shù)的發(fā)展中，產(chǎn)品在溫度方面的要求也越來越嚴(yán)格，進(jìn)行測(cè)試測(cè)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(hào)直接轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，進(jìn)而轉(zhuǎn)換成相對(duì)應(yīng)的溫度值。同樣道理，假如要用到別的方面的應(yīng)用，當(dāng)然也是可以換成與之對(duì)應(yīng)的傳感器來實(shí)現(xiàn)測(cè)量，挑選采集功能來使快速傳感的測(cè)量功能得以應(yīng)用到實(shí)踐中。

2.2.3 多路巡檢測(cè)量

假如在測(cè)量的技術(shù)上不能滿足于單路測(cè)量了，那么久就可選擇使用DM3064的數(shù)據(jù)巡檢這一功能就可以進(jìn)行多路巡檢測(cè)量，根據(jù)實(shí)驗(yàn)表明，最多的時(shí)候可以一次在同一時(shí)刻對(duì)十六路信號(hào)進(jìn)行測(cè)試測(cè)量。而且同時(shí)對(duì)各個(gè)輸出模塊的電流電壓進(jìn)行測(cè)量之后，就可以用計(jì)算機(jī)的相關(guān)軟件來統(tǒng)計(jì)出所要用到的數(shù)據(jù)，之后再對(duì)所統(tǒng)計(jì)到的各個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。巡檢時(shí)數(shù)據(jù)所呈現(xiàn)的波形，可以通過打開波形顯示，對(duì)數(shù)據(jù)巡檢時(shí)候的數(shù)據(jù)的相關(guān)變化曲線進(jìn)行研究探析，從波形圖上，可以通過利用Ultralogger在計(jì)算機(jī)上就能非常直接的看到電壓電流的產(chǎn)生變化時(shí)所構(gòu)成的曲線，萬用表針在數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的收集運(yùn)用到實(shí)踐中去。另外Uitralogger軟件可以通過GPIB和USB總線實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的操控，還能夠利用LAN來進(jìn)行遠(yuǎn)程的操控，而且可以把各個(gè)工作站的數(shù)據(jù)報(bào)告定期的返回給遠(yuǎn)程的服務(wù)器。

2.3 其他應(yīng)用測(cè)量

如今在開關(guān)電源這一行業(yè)里，是須要通過對(duì)開關(guān)管開關(guān)的頻率模擬實(shí)驗(yàn)來實(shí)行測(cè)試測(cè)量的，對(duì)這種類型的產(chǎn)品測(cè)試中，我們能夠通過增加信號(hào)來源從而來進(jìn)行模擬開關(guān)電源在不一樣的狀態(tài)下的工作頻率。另外還能夠利用信號(hào)的發(fā)生器發(fā)射出來的信號(hào)來進(jìn)行模擬原控制信號(hào)。

3 結(jié)束語

近幾年科技的發(fā)展加快了腳步，讓開關(guān)電源這方面的科技技術(shù)也在不停歇的發(fā)展進(jìn)步，現(xiàn)在，開關(guān)電源以其小型、輕重量以及高頻率等的特點(diǎn)被廣泛使用在PC、通訊設(shè)備、電子控制的設(shè)備等中，已經(jīng)成為當(dāng)今社會(huì)科技發(fā)展中不缺少的組成成分之一，電子科技技術(shù)一直沒有停止過創(chuàng)新、進(jìn)步，開關(guān)電源也有了更加寬廣的發(fā)展前途，要想科學(xué)、健康的將開關(guān)電源發(fā)展的更好，就要從產(chǎn)品的本身出發(fā)，做好產(chǎn)品就是打好基礎(chǔ)，想要我國(guó)的開關(guān)電源技術(shù)發(fā)展的好，就要有創(chuàng)新精神和務(wù)實(shí)精神，創(chuàng)造出有中國(guó)特色的科技之路。

[1]候清江,張黎強(qiáng),許棟剛.開關(guān)電源的基本原理及發(fā)展趨勢(shì)探析[J].制造業(yè)自動(dòng)化.2010-9第9期第32卷.

[2]韓晶.開關(guān)電源測(cè)試實(shí)例[J].電子測(cè)試.2017.12.

[3]陳樂天.開關(guān)電源的新技術(shù)與發(fā)展前景[J].通訊電源技術(shù).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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