一般开关电源供应器的测试仪器及其特性精.docx

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一般开关电源供应器的测试仪器及其特性精

1.引言/Introduction

此文件描述一般开关电源供应器的测试仪器及其特性。

Thisdocumentdescribesgeneralequipmentusedinswitchingpowersupplytestingandtheircharacteristics.

-示波器/Oscilloscope.

-电压探头/Voltageprobe.

-交流电流探头/ACcurrentprobe.

-数字式电压表/DVM.

-有效值表/RMSmeter.

-功率表/Powermeter.

-温度测量表/Temperaturemeasurement.

-电子负载/Electronicload.

-交流电源/ACsource.

-台式直流电源/BenchtopDCpowersupply.

2.示波器/Oscilloscope

是用来显示一个或多个随时间快速变化的电量的设备。

这个电量通常是指开关电源测试中的电压或电流。

大多数示波器是用CRT（阴极射线管）显示的﹐数字存储型示波器也有用液晶显示的。

Aninstrumentthatproduceavisibleimageofoneormorerapidlyvaryingelectricalquantitieswithrespecttotime.Thequantitiesareusuallyavoltageorcurrentinswitchingpowersupplytesting.ThemostusualtypeofoscilloscopeuseCRT（cathoderaytube）display,LCDdisplayisalsoavailablefordigitalstoragetype.

2.1示波器类型/Typeofoscilloscope

●模拟示波器﹕不能存储。

水平扫描是在示波器内部产生的（除用XY模式）。

射线束在垂直方向的位置﹐随CH1或CH2的输入信号而变化。

Analogscope:

Nostorage.Thehorizontalsweepisgeneratedinternallyintheoscilloscope（exceptinXYmode）.TheverticalpositionofbeamonthedisplaywillvaryaccordingtheinputsignaltoVERT（CH1orCH2）.

●数字存储示波器﹐矢量显示（Tektronix2232）﹕对于非存储模式﹐类似仿真示波器。

对于存储模式﹐首先﹐输入信号经模/数转换并存储在存储器中﹐存储后的信号再经数/模转换﹐然后调整光束的垂直位置。

这种类型的示波器现在已经逐步被淘汰。

Digitalstoragescope,vectordisplay,（Tektronix2232）:

﹐Innon-storemode,thiskindofscopeissameasananalogscope.Instoragemode,theinputsignaltoVERTisfirstconvertedwithA/Dandstoredinmemory,thenthecontentofthememorywillbeconvertedbacktoanalogsignalwithD/Aandmodulatetheverticalpositionofthebeam.Thistypeofscopeisphasingoutnow.

●数字存储示波器﹐监控显示（TektronixTDS3012）﹕这种显示是监控显示（类似计算机显示）。

首先﹐输入信号必须由模/数转换并存储在存储器中。

这类示波器没有类似仿真示波器的功能。

Digitalstoragescope,monitordisplay（TektronixTDS3012）:

Thedisplayisamonitordisplay（similartocomputerdisplay）.TheinputsignalmustbeconvertedwithA/Dandstoredinmemoryfirst.Thiskindofscopecannotfunctionasananalogscope.

2.2重要的控制/Importantcontrol

2.2.1垂直/Vertical.

-垂直增益（伏/格）/Verticalgain（V/div）.

-垂直位置/Verticalposition

-直流耦合/DCcoupling

-交流耦合/ACcoupling

2.2.2水平/Horizontal

-时间/格/Time/div.

-水平位置/Horizontalposition.

2.2.3触发/Trigger

为了使波形的起点在每个屏幕的位置相同﹐使用触发是必要的﹐否则不能显示稳定的波形。

Tiggerisrequiredsothatthestartpointofthewaveformoneveryscreenisthesame,otherwisenostablewaveformcanbeseenonthedisplay.

-源﹕CH1,CH2,Line等。

/Source:

CH1,CH2,Line,Ext.

-电平/Level.

-沿﹕+-。

/Slope:

+-.

-偶合﹕直流﹐交流﹐高频滤除﹐TV。

/Coupling:

DC,AC,HFRej,TV.

-触发延迟时间。

/Triggerholdtime.

2.3使用注意事项/Precautioninuse.

2.3.1接地问题/Earthingproblem.

●通常﹐示波器的地是与安全地相连﹐而测试电路中的地对于对安全地来说是必需浮动的。

Ingeneral,thescopegroundisconnectedtosafetyearth,whilethegroundofcircuitundertestshallbefloatingwithrespecttosafetyearth.

●示波器的地不能接到任何高压变动的一端。

Scopegroundshallnotbeconnectedtoanynodewithhighvoltageswing.

●测量两个变动端之间的电压波形（例如﹐前置转换整流器）﹐必须用相减的方法﹐例如CH1-CH2。

Tomeasurethevoltagewaveformacross2swingingnode（e.g.forwardconverterrectifier）,differentialmethodshallbeused,i.e.CH1-CH2.

●如果测试电路是浮动的﹐示波器的地也可以接到除地以外的其它直流电平处。

然而﹐两个探头的地不可以接到两个非隔离的不同直流电平的地方。

ScopegroundmaybeconnectedtootherDClevelinthecircuitotherthangroundprovidedthecircuitundertestisfloating.However,2probegroundmustnotbeconnectedto2differentnon-isolatedDClevel.

2.3.2数字示波器问题/Digitalscopeproblem

●数字示波器不是很适合测量纹波。

模拟示波器的亮度调节可以让你区分100HZ的纹波﹐开关纹波及尖峰。

对于数字示波器﹐如果尖峰很高﹕在取样模式中﹐尖峰会被显示成随机幅度的尖峰。

在峰值检测模式中﹐其它纹波成份会被掩盖。

Digitaloscilloscopeisnotverysuitableforripplemeasurement.Theintensitymodulationinanalogscopeletyoudistinguish100Hzripple,switchingripple,andspike.Indigitalscope,ifthespikeishigh:

Insampleacquisitionmode,itwillbeshownasrandomamplitudespikes.Inpeak-detectmode,itwillmaskallotherripplecomponent.

●TDS340每个屏幕取500个样。

很多细节会在取样模式中丢失。

对于有尖峰的波形﹐尖峰的幅度是随机的﹐并且在连波中会不同的。

TDS340captures500samplesperscreen.Manydetailsmaybelostinsampleacquisitionmode.Forwaveformwithspkies,themagnitudeofspikewillberandomanddifferentonconsecutivewaveform.

●TDS3012/3014每个屏幕取样10,000个。

TDS340中对于有尖峰的波形﹐尖峰的幅度会更加稳定。

如果尖峰幅度依然变化﹐尖峰的宽度必定很窄﹐水平时间/格必须设定很快才能得到其稳定的尖峰幅度。

TDS3012/3014capture10,000samplesperscreen.Forwaveformwithspikes,themagnitudeofspikewillbemuchmoreconsistentthanwithTDS340.Ifthespikeamplitudeisstillvaryingbetweenwaveforms,thenthespikewidthmustbeverynarrow,thehorizontaltime/divshallbesetfastertoobtainconsistentspikeamplitude.

3.电压探头/Voltageprobe

3.1电压探头的类型/Typeofvoltageprobe

●X1探头﹕没有衰减﹐输入阻抗跟示波器输入阻抗一样（通常是1兆欧）。

由于对测试电路有很大的负载影响﹐所以很少使用这种探头。

X1probe:

noattenuation,inputimpedancefollowthatofscopeinputimpedance（usually1Mohm）.Thistypeofprobeisseldomusedbecauseofheavyloadingeffectoncircuitundertest.

●X10探头﹕衰减10倍﹐当使用的示波器的输入阻抗为1兆欧其输入阻抗为10兆欧﹐输入电容大约为13pF。

对直流和低频输入电压的峰值上限为600伏。

X10probe:

attenuationof10:

1,inputimpedance10Mohmwhenusedwithascopeof1Mohminputimpedance,inputcapacitancearound13pF.Inputvoltagepeaklimitedto600VforDCandlowfrequency.

●X100探头﹕例如TektronixP6009﹐衰减100倍﹐当使用的示波器的输入阻抗为1兆欧其输入阻抗为10兆欧﹐输入电容约为2.5pF。

对直流和低频输入电压的峰值上限为1500伏。

X100probe:

e.g.TektronixP6009,attenuationof100:

1,inputimpedance10Mohmwhenusedwithascopeof1Mohminputimpedance,inputcapacitacne2.5pF.Inputvoltagelimitedto1500VforDCandlowfrequency.

3.2使用注意事项/Precautioninuse

●无论何时X10和X100的探头与示波器组合改变﹐都需要用示波器上的方波校正探头的高频响应。

Wheneverascope/probecombinationforX10andX100probechanges.Recalibratethehighfrequencyresponseoftheprobewiththesquarewaveonthescope.

●对于低频和逻辑测量﹐如有任何从示波器的地到电路地的连接﹐探头的地就可以不接。

Forlowfrequencyandlogicmeasurement,anygroundconnectionfromscopegroundtocircuitgroundisOK,theprobegroundmaybeleftopen.

●对于高频或低幅值测量﹐探头的地应接到测试电路中的适当位置。

Forhighfrequency,orlowamplitudemeasurement,probegroundshallbeconnectedtoappropriatepointsinthecircuitundertest.

●探头的电容会对测试电路有影响﹐例如﹐当测量振荡器的时候电容会降低振荡频率。

Theprobecapacitancemayaffectthecircuitbeingmeasured,e.g.thecapacitancemaylowertheoscillatingfrequencywhenmeasuringanoscillator.

●探头不要接触热的部位﹐例如﹐TO-220金属板﹐或正在焊锡中的零件脚。

Donotclipprobetohotparts,e.gTO-220metalplate,orcomponentsleadthatarebeingsoldered.

4.交流电流探头/ACCurrentprobe

交流电流探头是利用电流变压器的原理来测试电流的﹐它的中心部分可以打开和卡紧在有电流流过的导线上。

电压会按照某个比率产生在端口。

只有高于某些频率的交流电流才能被准确的测到。

ACcurrentprobeactasacurrenttransformerwhichthecorecanbeopenedandclampedonacurrentcarryingconductor.Avoltagewillbedevelopedattheterminationatcertainratio.OnlyACcurrentabovecertainfrequencycanbemeasuredaccurately.

4.1使用注意事项/Precautioninuse

●交流电流探头不能用来测量低频电流波形。

（例如TektronixP6021﹐10mA/mV文件3dB的截止频率点为120Hz﹐2mA/mV档为450Hz）。

ACcurrentprobeshallnotbeusedtomeasurelowfreqeuncycurrentwavform.（e.g.TektronixP6021,3dBpointis120Hzat10mA/mV,450Hzat2mA/mV）.

●对于P6021﹐电流波形峰值不能超过15Amp。

Currentwaveformshallnotexceed15AmppeakforP6021.

5.数字式电压表/DVM

5.1直流电压测量/DCvoltagemeasurement

●基本功能是将直流电压转换成容易读出的数字显示。

根据精密的需求分为﹐三位半﹑四位半﹑五位半数字显示或更多位显示的。

ThebasicfunctionistoconvertaDCvoltageintoadigitaldisplaywhichcanbereadeasily.Dependingonaccuracyrequired,31/2digit,41/2digit,51/2digitdisplayormoreisavailable.

●有相对较高的准确性﹐例如三位半数字显示精确度0.1%﹐四位半的为0.03%。

Accuracyisrelativelyhigh,e.g.0.1%for31/2digit,0.03%for41/2digit.

●数字式电压表通常有10兆欧的输入阻抗。

当测量高阻抗电路时﹐可能会有影响。

DVMusuallygotaninputimpedanceof10Mohm.Theremaybeloadingeffectwhenmeasuringhighimpedancecircuit.

5.2直流电流测量/DCcurrentmeasurement

对于直流电流测量﹐在电流通道串联一电流分流器﹐将电流转换成直流电压信号。

ForDCcurrentmeasurement,acurrentshuntisplaceinseriesinthecurrentpathandconvertthecurrenttoaDCvoltagesignal.

5.3交流测量/ACmeasurement

●对于交流电压测量﹐利用有效值转换电路或精密整流器电路将交流信号转换成直流电压。

ForACvoltagemeasurement,anrmsconvertercircuitoraprecisionrectifiercircuitconverttheACsignalintoaDCvoltage.

●有两种类型的交流电压表。

一种是真正的有效值响应﹐例如GDM8145。

另一种是平均值响应﹐但显示为正弦波的有效值﹐例如GDM8135。

这种平均值响应特性不适合于开关电源稳压器的交流输入电流的测量﹐因为电流并非是正弦波。

Thereare2kindofACvoltmeter.OneistrueRMSresponding,e.g.GDM8145.TheotherisaveragerespondingbutcalibratedtodisplayRMSreadingforsinewaveonly,e.g.GDM8135,thisaveragerespondingcharacteristicisnotsuitableformeasurementofswitchingpowersupplyinputACcurrentwhichisnotsinusoidal.

●通常﹐一般用途的DVM表只有测量从50Hz到10KHz的交流较为精确。

UsuallyACmeasurementisaccuratefrom50Hzto10KHzonlyforgeneralpurposeDVM.

5.4电阻测量/Resistancemeasurement

●对于电阻的测量﹐数字式电压表会送出一个小电流并且测量表笔两端的电压﹐因此电阻的引脚电阻也被包含在内。

对于大阻值电阻﹐其引脚电阻是可忽略的。

Forresistancemeasurement,theDVMwillpumpoutasmallcurrentandmeasurethevoltageacrossthe2terminals,sotheresistanceofthe2leadisincluded.Forhighresistancemeasurement,theleadresistanceisnegligible.

●数字式电压表在测量低于20奥姆的电阻时﹐会因为引脚的电阻而使测量不准确。

除非它是一个四线奥姆表。

DVMisnotaccurateinmeasuringresistancebelow20ohmduetotheleadresistance,unlessitisa4wiredohmmeter.

●低阻值的测量也可以通过流过的电流﹐并且用Kelvin接触法测量电压﹐用电压除以电流的方法来计算阻值。

LowresistancemeasurementcanalsobedonebypumpingacurrentthroughtheresistorandmeasurethevoltageacrossitwithKelvincontactmethod,thenuseV/Itocalculatetheresistance.

5.5使用注意事项/Precautioninuse

●通常红﹑黑端对地来说是浮动的。

然而﹐在黑端与地之间有高电容。

因此黑端不能接在有变动高电压的点上。

Usuallyboththeredandblackterminalarefloatingwithrespecttoearth.However,thereishighcapacitancebetweenblackterminalandearth.Sotheblackterminalshallnotbeconnectedtonodeswithhighvoltageswing.

●最大电压限额的处理﹐例如GDM8135。

Takecareofmaximumvoltagelimit,e.g.GDM8135.

直流电压﹕最大为1200V。

/DCvoltage:

1200Vmaximum.

交流电压﹕最大为1000V。

/ACvoltage:

1000Vmaximum.

●共模电压﹕峰值为1200V或者最大有效值为500V。

（不要将黑端接到和安全