巧用示波器的計(jì)算功能分析熱插拔電路

作者：時(shí)間：2012-06-13 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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如此方式測(cè)得的功率波形可用來(lái)判斷MOSFET是否工作在其安全工作區(qū)(SOA),或根據(jù)數(shù)據(jù)資料的相關(guān)圖表估算MOSFET結(jié)溫的溫升。根據(jù)實(shí)測(cè)波形直接進(jìn)行計(jì)算的誤差要小很多。另外，即使如圖3b所示的浪涌電流和dV/dt都不是常數(shù)，功耗的測(cè)量波形依然精確。

圖3a 圖1電路中的MOSFET功耗 (紅色波形)，COUT=360µF，浪涌電流被限制在2A。

圖3b 浪涌電流和dV/dt都不是常數(shù)時(shí)，測(cè)得的功耗波形依然精確。此處的浪涌電流就沒(méi)有限流。

圖4 對(duì)功率積分可以得出圖1電路中MOSFET在開(kāi)啟階段的總能耗

如果示波器支持積分功能, 則能進(jìn)一步得出MOSFET在任何高耗能事件中的實(shí)際總能耗。圖4新增紅色曲線為利用示波器積分功能 計(jì)算出MOSFET消耗的能量信息。

如圖3a所示，COUT為360µF，浪涌電流被限制在2A。由于功率在MOSFET開(kāi)啟的2ms內(nèi)是一個(gè)三角形狀，可以算出大約有24W/2×2ms=24mJ的能量變成了熱?？梢钥闯?，當(dāng)MOSFET開(kāi)啟結(jié)束時(shí)，示波器積分功能 計(jì)算出的能量數(shù)據(jù)就是24mWs (=24mJ)!

此類功能還適用于分析MOSFET的其它瞬態(tài)事件，如關(guān)斷，短路或過(guò)載。如此詳盡的功率和能量數(shù)據(jù)可用來(lái)精確分析MOSFET瞬態(tài)事件發(fā)生時(shí)的SOA和溫度特性。

測(cè)量負(fù)載電容

數(shù)字示波器計(jì)算功能中的積分功能還可用來(lái)測(cè)量熱插拔電路中的負(fù)載電容。假設(shè)不考慮電路阻抗對(duì)電流的影響，則負(fù)載電容值等于電容電壓每變化一伏改變的電量；而電量就是電流對(duì)時(shí)間的積分。因此，對(duì)熱插拔電路浪涌電流除以輸出電壓的值進(jìn)行積分，數(shù)字示波器就可以精確計(jì)算出負(fù)載電容值大小。圖5a中，熱插拔控制器輸出有三個(gè)10µF陶瓷電容。由于作為分母的電壓初始值為零，所以計(jì)算曲線的開(kāi)始階段沒(méi)有任何實(shí)際意義。但VOUT超過(guò)伏后，計(jì)算出的電容值大約為27µF?？梢钥闯?，盡管示波器的功能已經(jīng)十分強(qiáng)大，但仍不能如我們所希望的那樣正確顯示電容值單位！

圖5b的測(cè)試和圖5a相同,但在輸出電容處增加了一個(gè)330µF電解電容，當(dāng)MOSFET開(kāi)啟結(jié)束時(shí)，可以看到示波器顯示結(jié)果恰好就是360µF，正是我們所期望的。注意阻性負(fù)載會(huì)降低電容測(cè)試的精度，因?yàn)樗鼤?huì)分流進(jìn)入電容的電荷。但對(duì)于瞬態(tài)時(shí)間分析，結(jié)果依然非常有用。