示波器有效輔助開關(guān)電源實現(xiàn)Q/A

　　A1：紋波的定義是附著于直流電平之上的包含周期性與隨機(jī)性成分的雜波信號，英文稱為 PARD (Periodic And Random Deviation)。它的定義是雜波的峰峰值。測量紋波要注意的事項：

　　示波器探頭地線會帶來很大紋波，應(yīng)該拔掉地線直接使用探頭內(nèi)地線進(jìn)行測量。當(dāng)然，最好的測量方法是使用50歐姆終端電阻，用BNC電纜直接聯(lián)結(jié)到示波器，這里應(yīng)該注意該50歐姆電阻要考慮功耗，可能要大功率電阻。

　　相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)要求，比如是否要分出周期性工頻紋波和開關(guān)紋波，高頻噪聲等。再比如，測量頻率是否要限制在20MHz以下。

　　Q2：開關(guān)電源總會有電磁輻射，同時也有可能受到其他電器設(shè)備的干擾。怎樣做才能達(dá)到開關(guān)電源即不受其他電器的干擾，又有效地防止其向外輻射呢?

　　A2：開關(guān)電源因工作在高電壓大電流的開關(guān)狀態(tài)下，其引起的電磁兼容性問題是相當(dāng)復(fù)雜的。從整機(jī)的電磁兼容性講，主要有共阻抗耦合、線間耦合、電場耦合、磁場耦合和電磁波耦合幾種。電磁兼容產(chǎn)生的三個要素為：干擾源、傳播途徑及受干擾體。共阻抗耦合主要是干擾源與受干擾體在電氣上存在共同阻抗，通過該阻抗使干擾信號進(jìn)入受干擾對象。線間耦合主要是產(chǎn)生干擾電壓及干擾電流的導(dǎo)線或PCB線，因并行布線而產(chǎn)生的相互耦合。電場耦合主要是由于電位差的存在，產(chǎn)生的感應(yīng)電場對受干擾體產(chǎn)生的耦合。磁場耦合主要是大電流的脈沖電源線附近產(chǎn)生的低頻磁場對干擾對象產(chǎn)生的耦合。而電磁波耦合，主要是由于脈動的電壓或電流產(chǎn)生的高頻電磁波，通過空間向外輻射，對相應(yīng)的受干擾體產(chǎn)生的耦合。實際上，每一種耦合方式是不能嚴(yán)格區(qū)分的，只是側(cè)重點不同而已。

　　從電磁兼容性的三要素講，要解決開關(guān)電源的電磁兼容性，可從三個方面入手。1)減小干擾源產(chǎn)生的干擾信號;2)切斷干擾信號的傳播途徑;3)增強(qiáng)受干擾體的抗干擾能力。在解決開關(guān)電源內(nèi)部的電磁兼容性時，可以綜合運用上述三個方法，

　　以成本效益比及實施的難易性為前提。對開關(guān)電源產(chǎn)生的對外干擾，如電源線諧波電流、電源線傳導(dǎo)干擾、電磁場輻射干擾等，只能用減小干擾源的方法來解決。一方面，可以增強(qiáng)輸入輸出濾波電路的設(shè)計，改善有源功率因數(shù)校正(APFC)電路的性能，減少開關(guān)管及整流續(xù)流二極管的電壓電流變化率，采用各種軟開關(guān)電路拓?fù)?/strong>及控制方式等。另一方面，加強(qiáng)機(jī)殼的屏蔽效果，改善機(jī)殼的縫隙泄漏，并進(jìn)行良好的接地處理。而對外部的抗干擾能力，如浪涌、雷擊應(yīng)優(yōu)化交流輸入及直流輸出端口的防雷能力。通常，對1.2/50μs開路電壓及8/20μs短路電流的組合雷擊波形，因能量較小，可采用氧化鋅壓敏電阻與氣體放電管等的組合方法來解決。

　　減小開關(guān)電源的內(nèi)部干擾，實現(xiàn)其自身的電磁兼容性，提高開關(guān)電源的穩(wěn)定性及可靠性，應(yīng)從以下幾個方面入手：

　　注意數(shù)字電路與模擬電路PCB布線的正確區(qū)分、數(shù)字電路與模擬電路電源的正確去耦;

　　注意數(shù)字電路與模擬電路單點接地、大電流電路與小電流特別是電流電壓取樣電路的單點接地以減小共阻干擾、減小地環(huán)的影響;

　　布線時注意相鄰線間的間距及信號性質(zhì)，避免產(chǎn)生串?dāng)_;減小地線阻抗;

　　減小高壓大電流線路特別是變壓器原邊與開關(guān)管、電源濾波電容電路所包圍的面積;

　　減小輸出整流電路及續(xù)流二極管電路與直流濾波電路所包圍的面積;

　　減小變壓器的漏電感、濾波電感的分布電容;

　　采用諧振頻率高的濾波電容器等。

　　Q3：開關(guān)電源在低溫下啟動(如：-20℃以下)有什么特殊的要求嗎?

　　A3：關(guān)鍵是器件選擇的溫度范圍。比如電容、MOSFET、二極管等等。

　　Q4：如何精確的去測試開關(guān)電源的紋波與噪音?在測試Ripple & noise時是不是要在專門的實驗室才可以,因為實驗中的其它設(shè)備對它的影響都比較大在TDS430中應(yīng)如何去設(shè)定呢?

　　A4：當(dāng)然如果您有專門的實驗室進(jìn)行紋波測量是最理想的。在不具備這個條件的時候應(yīng)當(dāng)注意的問題有：

　　示波器應(yīng)該有良好的接地。

　　如果您的測量標(biāo)準(zhǔn)有帶寬限制的要求，應(yīng)該打開TDS430A中的20MHz帶寬限制，使用示波器的交流耦合

　　使用BNC電纜，并用TDS430A的50歐姆輸入阻抗檔進(jìn)行測量(這時您可能需要50歐姆的大功率負(fù)載，BNC適配器或者制作測試夾具)

　　為提高測量精度，不應(yīng)該使用示波器的探頭，示波器探頭的地線會引入比較大的噪聲。

　　Q5：在AC/DC開關(guān)電源中能否用示波器進(jìn)行功率因數(shù)測量?如何進(jìn)行測量?

　　A5：其實使用示波器測量功率因數(shù)就是測量電壓與電流之間的相位差即cosφ，同時泰克TDS5000功率測試系統(tǒng)也自動對PFC的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行測量(如：THD,True Power,Apparent Power,Power Factor等)。

　　Q6：用泰克示波器的FFT功能可以看到開關(guān)電源的輻射的頻率及幅度，但是這里面的幅度的值與認(rèn)證中心的值的概念是一樣嗎?假如不是，怎樣轉(zhuǎn)換?而且我還發(fā)現(xiàn)，假如在看波形時選不同的V/DIV，在FFT狀態(tài)下有不同的幅度?正常嗎?---我用的型號是TDS1012。

　　A6：使用示波器的FFT功能測得的幅值只能作為定性的分析，而不能作為定量的分析，因此只具備參考價值，若希望對頻譜幅度進(jìn)行分析可選擇Blackman-Harris窗口,這樣效果會好一些;當(dāng)轉(zhuǎn)換V/div時一定會對FFT的幅值產(chǎn)生影響，因為這是受到示波器本身的ADC的分辨率限制，所以我們?yōu)榱讼Ｍ岣邷y量精度，一般會選擇將波形盡可能占滿整個屏幕(但決不能超出屏幕)，也就是選擇較小的V/div檔位。