使示波器探頭偏置達到小的有效流程
儀器能否配備充足的記錄長度,以高分辨率捕獲很長的工頻波形?
這些特點為有效執行電源設計測量奠定了基礎。
安全準確地探測電壓波形和電流波形
在使用數字示波器進行電源測量時,必須測量設備中的電壓及電流。這一任務要求使用兩只不同的探頭:一只電壓探頭(通常是高壓差分探頭),一只電流探頭。顯示了開關式電源(SMPS)中的典型測量方案。在范圍在幾kHz到幾MHz的時鐘驅動下,金屬氧化物場效應晶體管(MOSFET)控制著電流。
測量經過MOSFET的電流相對簡單,可以使用許多不同的泰克霍爾效應電流探頭完成,如TCP0030。而測量電壓則會面臨更多的問題。MOSFET沒有連接到交流電源接地或電路輸出接地上。因此,不可能使用示波器進行接地參考電壓測量,因為把探頭的地線連接到任何MOSFET端子上都會使通過示波器接地的電路短路。
進行差分測量是測量MOSFET電壓的佳方式。在差分測量中,可以測量漏極到源極電壓(VDS),即MOSFET漏極和源極端子中的電壓。VDS可以位于幾十伏到幾百伏電壓的頂部,具體視電源的范圍而定。
可以通過多種方法測量VDS:
浮動示波器的機箱接地。絕對不要采用這種方式,因為這種非常不安全,會給用戶、被測設備和示波器帶來危險。
使用傳統無源單端探頭,把地線相互連接起來,使用示波器的通道匹配功能。這種測量方式稱為準差分測量。但是,無源探頭與示波器的放大器結合使用時,不能提供充分阻塞任何共模電壓的共模抑制比(CMRR)。盡管用戶可能很想使用這種方法,因為可以使用已有的探頭,但它并不能準確地測量電壓。
使用商用探頭隔離器,隔離示波器的機箱接地。探頭的地線不再位于接地電位,可以把探頭直接連接到測試點上。探頭隔離器是一種有效的解決方案,但它成本高,通常是差分探頭的2~5倍。
使用真正差分探頭。高壓差分探頭(如泰克P5205)可以準確安全地測量VDS。
消除電壓探頭和電流探頭之間的時滯
每只電壓探頭和電流探頭都有自己的特性傳播延遲。電流探頭和電壓探頭之間的延遲差稱為時滯,會導致幅度和定時測量不準確。
必須了解探頭的傳播延遲對大峰值功率和面積測量的影響,因為功率是電壓和電流的乘積。如果兩個相乘的變量沒有完美對準,那么會得到不正確的結果。在探頭沒有正確“校正時滯”時,測量精度會下降,如開關損耗。
消除探頭偏置
差分探頭一般會有較小的電壓偏置。這會影響精度,在繼續測量前必須消除這個電壓偏置。大多數差分電壓探頭擁有內置的DC偏置調節控制功能,可以相對簡單地消除偏置。
在預熱后:
把示波器設置成測量電壓波形的平均值。
選擇實際測量中將使用的靈敏度(垂直)設置。
在不存在信號的情況下,把平均電平調節到0V(或盡可能接近0V)。
類似的,必須在執行測量前調節電流探頭。
在消磁后:
把示波器設置成實際測量中將使用的垂直靈敏度。
在不存在信號的情況下,關閉電流探頭。
把DC平衡調節到零。
把平均值調節到0A或盡可能接近0A。
注意,某些探頭(如支持TekVPI的TCP0030)內置了自動消磁/自動清零程序,用戶只需在探頭comp盒上按一個按鈕就可以了。
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