开关电源的主要测试点上课讲义.doc

Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。开关电源的主要测试点-开关电源的主要测试点调试开关电源时，除了用电压表测量控制电路中相关元器件引脚的电压外，更重要的是用示波器观测相关的电压波形，以便判断开关电源是否处于最佳工作状态。本篇文章主要讲解示波器测试点的选择。例如，测试点为PWM控制芯片的输出引脚时，可用示波器同时测量驱动脉冲的幅度和占空比这两个重要参数。测试点的选择非常重要，测试点选择合理，既可以保证调试安全，又可以反映出开关电源的工作状态，能够简化调试过程。开关电源的测试点选择如图7-3-1所示。测试点TP1为MOSFET功率开关管的漏极，TP2为开关管的源极，Rs为电流取样电阻，TP3是初级一次高压回路的负极。我们可以将TP1、TP2这两个测试点连接到双踪示波器的两个输入通道（CH1和CH2）,同时观察两点的电压波形。此时两个探头的接地端要同时连接到一次输入直流回路的负极，即TP3位置。实际测量时，可将探头的接地夹直接夹在Rs的接地引脚上。从TP1可以看到功率开关管的漏极电压波形，这个波形能够反映出漏极尖峰电压、输入直流高压、二次反射电压、开关管导通压降及导通与截止时间等信息。在单端反激式开关电源中，功率开关管的漏极电压波形如图7-3-2所示。从TP2可以看到功率开关管的源极电压波形，这个波形是取样电阻Rs上的电压波形，能够反映出漏极电流及导通与截止时间等信息。功率开关管得漏极电流波形如图7-3-3所示。该波形反映出开关电源工作在电流连续模式。每个周期中，开关管导通时，漏极电流从最小的起始电流开始上升。开关管关断前，漏极电流到达最大值。TP1和TP2这两个测试点很关键，基本能够反映出开关电源的工作状态和有无故障。在调试过程中，要特别注意这两个测试点的波形。在逐渐升高输入交流电压时，如果发现峰值电压或者峰值电流超过设计范围，应该立即关闭电源，查找原因，以防功率开关管的损坏。有时，为了观测高频变压器初级一次绕组的电流波形，还可以在一次绕组串联取样电阻。一次回路电流的取样电路如图7-3-4所示，这时的测量状态就是之前文章谈到的“浮动”测量。理论上讲，取样电阻串联在初级一次绕组上端或者下端都可以；实际上，如果串联在一次绕组下端，见图中Rs1位置，测量时会在示波器接地线上产生浮动的高压脉冲。这样做既不安全，也会产生较大的测量干扰和误差，还可能影响开关电源的正常工作。正确的方法是将取样电阻串联在一次绕组上端，见图Rs位置，并且要在TP1端连接示波器探头的信号线，在TP2端连接探头的接地夹子。这样，虽然一次回路电路波形是反极性的，但测量时的干扰和误差是最小的，对开关电源的正常工作没有影响。可以通过示波器的反极性（INV）功能按钮，观看到正极性的一次电流波形。特别说明：观测高频变压器初级电流波形时，示波器探头的接地夹子将与直流高压的正端连接。示波器其他通道的探头及接地夹必须与相关电路断开，否则会发生短路或者损坏电路的元器件。也就是说，观测初级一次回路电流波形时，只能使用一个通道，其他通道必须完全断开。当使用内置隔离通道技术的示波器时，不存在这个问题。测试开关电源适配器的注意事项今天，大多数工程技术人员将示波器作为他们调试开关电源的首选工具。现代示波器可以配备集成的电源测量和分析软件，简化了设置，并使得动态测量更为容易，用户可以自定义关键参数、自动计算，并在屏幕上显示结果，而不是原始数据。下面我们来讲解用示波器调试开关电源时注意的主要事项.1.注意调试安全。在开关电源调试过程中，除了正确使用各种仪表外，最重要的是安全问题。特别是开关电源的初级一次回路，它具有几百伏甚至上千伏的高电压。开关电源初级一次回路负极并不是零电压，人体接触该端时会遭到电击，危害人身安全。该端对大地连接会造成电源短路，损坏输入的整流器件。因此，调试开关电源时必须先通过隔离变压器实现电气隔离。通过隔离变压器以后，一次回路的负极可以和示波器的探头接地端直接连接，并通过示波器的单相三线插头与供电系统的保护地线连接，以排除安全隐患。如果使用内置隔离通道技术的示波器，即使不接隔离变压器也能够直接测量，不会出现短路现象，但人体接触初级回路会遭到电击。因此，调试开关电源过程中最好还是接入隔离变压器。2.主要关键波形。功率开关管得漏极电压波形能够直接反映出漏极尖峰电压、二次反射电压、开关管导通压降等信息。即使输入电压很小，当漏极吸收回路开路时也会造成很高的漏极尖峰电压，从而造成功率开关管击穿损坏。此外，如果功率开关管不能饱和导通，会造成很大的功率损耗，导致开关管过热损坏。密切关注漏极电压波形，能够迅速发现危险情况的出现，以便及时关闭电源，避免造成元件损坏和更大的损失。3.探头的选择与连接。根据测量任务选用适合的探头才会得到最准确的测量结果。对于常规测量，用10比1的探头就足够了，但对于低幅度信号测量，就要考虑使用1比1的探头。测量高电压时，比如开关功率管得源极电压，可以选择高压探头；测量电流时，可以选择电流探头。一般示波器探头的输入电压多为400V(RMS)或者400VDC,允许一定的峰值电压短时间超出这个范围，如果峰值电压比较高，则应选择高压探头。使用电流探头时，应尽量连接到电压变化幅度较小的回路中。例如测量功率开关管的漏极电流时，应该连接到功率开关管得源极回路，间接观察漏极电流。如果接到漏极回路中，漏极的高频尖峰电压会对测量产生较大的干扰。4.探头的接地。使用探头接地夹接地，相当于在接地路径中加入了一个串联电感。这个串联电感和探头电容共同作用，可能会引起振荡和过冲。开关电源存在较强的电磁辐射，探头接地线过长也会引入干扰。开关电源的尖峰电流会在电路板上产生干扰电压，在不同的接地点测量，得到的波形会有不同，波形出现抖动也是正常现象。5.兼容性和校准。使用甲公司生产的示波器如果配套乙公司生产的探头进行测量时，示波器和探头并不总是兼容的。最好的做法是使用同一家公司生产的示波器和探头，从而排除任何潜在的冲突问题。在使用示波器进行测量时最容易忽视的步骤之一是校准。校准是一种简单易行的方法，可以确保每次测量都是从头开始，不受上次测量的影响。在开始测试开关电源时进行手动校准，如果示波器带有自动校准功能，在测量前应运行这个功能。欠补偿或者过补偿的探头都是会引起幅度、上升时间和被测信号波形失真测量的较大误差。-