开关电源测量技术_电源工程师技术培训网

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开关电源测量技术培训介绍

1. 电子产品中电源模块的重要性不可忽视，几乎所有的产品质量问题都源于电源模块。 2. 对电源模块的质量把控非常严格，以确保电子产品的整体性能和安全。 3. 电源模块的测试分为三个主要部分：性能测试、质量测试和安规测试，简称PQS。 4. 这些测试保证了电源模块在电子产品中的可靠性和符合安全规范。 5. 通过全面的测试，确保电源模块的高性能和高安全标准，从而保障整个电子产品的质量。

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开关电源测量技术培训介绍

1. 安规测试是确保产品能够安全地在市场上出售的必要步骤，涉及性能和质量测试，需在批量生产前完成，以获取相关认证。 2. 获取认证需要提交给如CB、UL等组织的测试报告，涵盖元器件的开短路、雷击、爬电距离、电磁兼容等安全措施。 3. 测试过程需要使用多种仪器，以交流转直流电源为例，需要一个交流电源来提供纯净、可控的交流信号，因为直接使用墙上的电源无法保证电压和频率的稳定性。 4. 测试时还需模拟不同国家的交流电源情况，例如日本的100伏、美国的220伏或240伏，以及满足从90伏到264伏甚至300伏的规格要求，确保电源的可靠性。 5. 电子负载是必要的测试设备之一，用于模拟电源输出的后端负载情况，以全面评估电源性能和安全性。

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交流转直流电源测试所需仪器

1. 在电源设计领域，电子负载用于模拟不同电流条件下的负载，以测试电源设备在不同安培数下的性能，以及动态响应参数，如电压变化和恢复时间。 2. 交流电源和电子负载不仅是测量仪器，还设定了测量条件，确保输入电压和输出电流的可控性，以便对电源板进行测试。 3. 功率分析仪用于测量AC/DC转换器的功率和电能质量，例如电流谐波，而万用表和温度计用于监测电压和温度参数。 4. 示波器是电源工程师最常用的仪器，用于测量元件上的电流电压波形、输出纹波和动态响应等。 5. 实验室必备的其他仪器还包括LCR表、阻抗分析仪和频谱仪等，用于元器件测试和电磁兼容性分析。

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示波器基础操作及重要指标讲解

1. 探头功能与调整：探头将电流、温度或电压信号转换为示波器可接受的电压范围，通过独立调整四个通道的垂直刻度，可以改变波形在屏幕上的位置，包括调整垂直刻度和偏置，以更清晰地观察波形。 2. 时间调整与示波器控制：通过水平时间调整，可以改变示波器的时机，如设置每一格为一毫秒或一纳秒，以观察波形的时间分布。示波器的控制包括停止、基于测试等功能，以及触发模式的设置。 3. 测量与运算功能：示波器支持多种测量，如MS、min值及交流参数测试，结果在屏幕右侧显示。还具备波形加减乘除等运算功能，运算波形的垂直位置和刻度可调。 4. 示波器架构与信号处理：从探头捕获的波形经历衰减、示波器内部的裁剪、垂直放大器和AD转换。数字示波器通过采样和AD转换将模拟信号转化为数字信号，存储于采样存储器，后经插值处理显示在屏幕上。

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数字示波器的基本架构与操作原理

1. 数字示波器实际上并不提供真正意义上的实时显示，因为波形数据的转换、存储转移以及波形差值的显示需要时间，这导致示波器在观测波形时可能遗漏重要信息。 2. 示波器的垂直放大器性能主要受限于其模拟前端，这直接影响到示波器的带宽，即示波器或测量系统能够处理的频率范围。 3. 带宽是决定示波器价格的关键因素，高带宽示波器能够捕捉更高频率的信号，因此价格更高。 4. 数字示波器在显示波形时存在延迟，这与其数据处理过程相关，包括数据的采集、存储和显示，这些过程需要时间，从而可能导致一些瞬变事件的遗漏。 5. 示波器的模拟前端的限制直接影响到其带宽性能，这对于高精度、高速信号的测量至关重要，因此选择适合应用需求带宽的示波器是关键。

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示波器带宽选择与影响

1. 示波器的带宽定义为输入逐渐升高频率的正弦波时，当显示的电压下降至0.707（即下降30%或-3dB）时的频率点，此点即为示波器的带宽。 2. 使用带宽低于被测信号频率的示波器会产生测量误差，如用100兆带宽的示波器测100兆频率的正弦波会有30%误差。 3. 实际测试中，通常遇到的波形为方波，而非单一频率的正弦波。方波由多个不同频率的正弦波谐波组成。 4. 为了准确测量方波，示波器需要能够覆盖方波中所有谐波分量的频率范围。若示波器带宽不足，可能只能看到部分谐波，导致波形复原不准确。

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方波测试与示波器带宽选择

1. 为了准确复现方波，示波器的带宽需要高于方波的九次谐波频率，确保能够测量到五次、七次、九次谐波的能量。 2. 对于不同的方波，其谐波次数和频率能量分布的设置应根据方波的上升时间来决定。 3. 如果方波的上升时间较慢，表明其谐波分量较少，因此可以使用带宽较低的示波器。 4. 若方波的上升时间非常快，说明其谐波分量分布较高，这时需要更高带宽的示波器来准确捕捉这些谐波。

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方波测试与示波器带宽选择

1. 需要使用高带宽示波器以准确分析信号。 2. 利用方波的最快上升时间TR来推导最大谐波能量分布，从而计算信号带宽。 3. 信号带宽的计算公式为0.5除以上升时间，用于确定需要的示波器带宽。 4. 示波器的带宽定义为在测量与其带宽频率相同的正弦波时，允许有30%的误差。

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方波测试与示波器带宽选择

1. 选择示波器的带宽时，应考虑到测量误差。当使用1.9倍正弦波频率带宽的示波器测试时，可将误差控制在3%以内，因此选择示波器时，需根据最快上升时间乘以1.9倍来确定带宽。 2. 采样率是示波器对输入信号进行AD转换时的时钟频率，决定了波形还原的真实性。例如，5G采样率意味着每200皮秒采集一个点，直接影响波形的准确显示。 3. 采样率不仅影响波形的还原，还与示波器的带宽密切相关。要确保示波器的带宽能充分利用，采样率的选择至关重要。 4. 若购买300兆带宽的示波器，其能否充分利用该带宽取决于采样率。采样率不足将限制示波器的实际带宽性能。

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示波器采样率与带宽的关系及重要性

1. 在电源行业，使用的示波器带宽通常小于1G，且响应为高斯响应。 2. 针对高斯响应的示波器，采样率应该是所需带宽的四倍。 3. 举例说明，DCDC线路中MOS管的VDS电压上升时间为2.8纳秒。 4. 根据公式计算，2.8纳秒对应的信号带宽约为179MHz。 5. 为了准确测试，需要的带宽为179MHz的1.9倍，即340MHz。

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示波器采样率与带宽的关系及重要性

1. 选择示波器带宽时，应考虑电源行业直流转直流应用中频率通常几百KHz至一两MHz，推荐至少选择350兆带宽的示波器，以满足测试需求。 2. 在测试时，实时采样率应至少为示波器带宽的四倍，基于350兆带宽的示波器，采样率需大于1.36G。 3. 实际购买350兆带宽的示波器时，其标称采样率通常远超1.36G，一般为5GSa/s，以确保能够准确捕捉信号变化。 4. 采样率是示波器的一个关键参数，因为它会随着示波器使用情况的变化而变化，对信号的准确捕获至关重要。