【導讀】開(kāi)關(guān)電源是當前電子信息飛速發(fā)展不可或缺的電源方式之一。開(kāi)關(guān)電源以其功耗小、效率高、節能效果顯著(zhù)的優(yōu)勢，廣泛應用于各種消費類(lèi)電子以及各類(lèi)供電系統當中，成為一種主流的電源產(chǎn)品。
開(kāi)關(guān)電源是當前電子信息飛速發(fā)展不可或缺的電源方式之一。開(kāi)關(guān)電源以其功耗小、效率高、節能效果顯著(zhù)的優(yōu)勢，廣泛應用于各種消費類(lèi)電子以及各類(lèi)供電系統當中，成為一種主流的電源產(chǎn)品。
測試需求
開(kāi)關(guān)電源集成化是電源未來(lái)發(fā)展的主要趨勢，這也就意味著(zhù)功率密度將會(huì )越來(lái)越大，對工藝要求也會(huì )越來(lái)越高，在半導體器件和磁性材料沒(méi)有新的突破之前，技術(shù)創(chuàng )新的重點(diǎn)將集中在如何提高開(kāi)關(guān)電源的效率和減小重量上。
典型開(kāi)關(guān)式電源的效率可能約為87%，也就是會(huì )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(kāi)關(guān)器件，通常是MOSFETs或IGBTs，而開(kāi)關(guān)器件最主要損耗便是：開(kāi)通損耗和關(guān)斷損耗。
測試原理及方法
在理想情況下，開(kāi)關(guān)器件像照明開(kāi)關(guān)一樣要么“開(kāi)”、要么“關(guān)”，并在這兩種狀態(tài)之間瞬時(shí)切換。在“開(kāi)”的狀態(tài)下，開(kāi)關(guān)的阻抗是零，開(kāi)關(guān)中沒(méi)有功率耗散，而不管有多少電流流經(jīng)開(kāi)關(guān)。在“關(guān)”的狀態(tài)下，開(kāi)關(guān)的阻抗是無(wú)窮大，流經(jīng)的電流是零，因此也沒(méi)有功率耗散。
在實(shí)際中，某些功率是在“常開(kāi)”（傳導）的狀態(tài)過(guò)程中耗散的；還有一些功率損耗，是在“開(kāi)”和“關(guān)”（關(guān)閉）轉換、在“關(guān)”和“開(kāi)”（打開(kāi)）轉換期間耗散的，通常后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(zhù)寄生參數。如圖1所示，柵極上的寄生電容會(huì )降慢器件的開(kāi)關(guān)速度，延長(cháng)打開(kāi)時(shí)間和關(guān)閉時(shí)間。在漏極電流流動(dòng)時(shí)，MOSFET漏極和源極之間的寄生電阻都會(huì )耗散功率。
示波器測試開(kāi)關(guān)損耗的原始辦法：需要工程師手動(dòng)設置選通，并添加 數學(xué)公式，這樣便會(huì )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(jìn)行自動(dòng)測量。
示波器測試開(kāi)關(guān)損耗的新方案：泰克的POWER高級功率測量和 分析軟件為開(kāi)關(guān)損耗測量提供了定制化自動(dòng)設置功能，并且符合 IEC60747-8 和 IEC60747-9 的測試方法，告別復雜設置，現在只需按 一個(gè)按鈕，就可以執行全套開(kāi)關(guān)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(lèi)型支持SMPS、PFC和Flyback；可以使用自動(dòng)幅度和上升時(shí)間測量， 確定信號的幅度，設置10% 和90% 幅度時(shí)的測量門(mén)限值，然后測量信號的上升時(shí)間。此外，在復雜的信號中，可以使用光標選通功能，把測量重點(diǎn)放在波形的特定部分。然后把幅度乘以80%，除以上升時(shí)間指標，計算得出轉換速率。還支持繪制出軌跡圖，方便設計工程師對其進(jìn)行分析優(yōu)化。這一款軟件可以極大提高工作效率，縮短項目工期，并減少人為誤差，是當前很多開(kāi)關(guān)電源設計工程師的新寵。
POWER高級功率測量和分析軟件能夠覆蓋電源設計全流程測試，從電源的輸入到輸出，再到功率級和環(huán)路分析，都可以在一臺示波器上實(shí)現半自動(dòng)化測試，具體POWER內容可查看《使用5-PWR應用軟件進(jìn)行電源測量和分析》應用指南。
測試方案
示波器：泰克MSO4/5/6系示波器
軟件：Power高級功率測量和分析軟件
軟件界面
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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