開關(guān)電源測試步驟(圖文解說)
一、開關(guān)電源工作原理
1、開關(guān)電源是一種高頻開關(guān)式的能量變換電子電路，常作為設(shè)備的電源供應(yīng)器，常見變換分類有：AC-DC、DC-DC、DC-AC 等。
2、開關(guān)電源原理框圖
(1) 市電進(jìn)入電源后，首先經(jīng)過是最前級的EMI 濾波電路部份，EMI 濾波的主要作用是濾除外界電網(wǎng)的高頻脈沖對電源的干擾，同時還有減少開關(guān)電源本身對外界的電磁干擾。實(shí)際上它是利電感和電容的特性，使頻率為50Hz 左右的交流電可以順利通過濾波器，而高于50Hz 以上的高頻干擾雜波將被濾波器濾除。
(2) 經(jīng)過EMI 濾波，所得到較為平整的正弦波交流電被送入前級整流電路進(jìn)行整流，整流工作都由全橋式整流二極管來擔(dān)任。經(jīng)過全橋式整流二級管整流后，電壓全部變成正相電壓。不過此時得到的電壓仍然存在較大的起伏，這就必須使用高壓濾波電容進(jìn)行初步穩(wěn)壓，將波形修正為起伏較小的波形。
(3) 把直流電轉(zhuǎn)化為高頻率的脈動直流電，這一步由控制電路來完成。輸出部分通過一定的電路反饋給控制電路，控制電路用來調(diào)整高頻開關(guān)元件的開關(guān)時間比例，以達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。控制電路目前已集成化，制成了各種開關(guān)電源用集成電路。
(4) 把得到的脈動直流電，送到高頻開關(guān)變壓器進(jìn)行降壓。再由二極管和濾波電容組成的低壓濾波電路進(jìn)行整流和濾波就得到了設(shè)備上使用的純靜的低壓直流電。
3、開關(guān)電源特點(diǎn)：
(1) 開關(guān)電源是一種非線性電源，體積和重量輕。
(2) 功率晶體管工作在開關(guān)狀態(tài)，晶體管上的功耗小，轉(zhuǎn)化效率高。[!--empirenews.page--]二、開關(guān)電源測試方法
1、測試項目：環(huán)路增益、輸出阻抗、輸出紋波、開關(guān)噪聲等
2、環(huán)路增益測試：
開關(guān)電源電路可以看作是一個簡單的反饋控制系統(tǒng)
一個負(fù)反饋回路，當(dāng)GH=-1 的時候會產(chǎn)生自激(GH 稱為開環(huán)增
益)。分解為:幅度條件：|GH|=1、相位條件：GH 的相位Φ=-180º
開環(huán)特性是一個很重要的參數(shù)，表征反饋系統(tǒng)的穩(wěn)定性。通常用增益裕量和相位裕量來表示：
增益裕量：Φ=-180º時，0-Gain(dB)
相位裕量：Gain=0 時，Φ-(-180º)
通常用波特圖來表示
在測試開環(huán)特性時，開關(guān)電源應(yīng)工作在閉環(huán)狀態(tài)，以保證系統(tǒng)狀態(tài)的穩(wěn)定。測試方案如下：
(1)測試設(shè)備：
4395A、41802A*2(50ohm 到1Mohm 轉(zhuǎn)接頭)、10441B*2(探頭)、9100-0855(變壓器)
(2)測試框圖：
開關(guān)電源的輸出加電子負(fù)載;誤差放大器的輸入端通過41802A 1 MΩ 輸入適配器和10441B探頭連接到4395A 的R 端口上;開關(guān)電源輸出通過41802A 和10441B 連接到4395A 的A 端口;4395A 的射頻輸出通過變壓器加到誤差放大器的輸入和開關(guān)電源輸出端。R 通道用來測量注入到環(huán)路的信號，A 通道用來測量環(huán)路的輸出信號。A/R 就是環(huán)路的開環(huán)特性。為保證測量的準(zhǔn)確，在測試之前需要進(jìn)行直通校準(zhǔn)。
[!--empirenews.page--](3) 測試中的注意事項：
A、為了將射頻能量有效注入到被測件，變壓器的阻抗不能明顯低于4395A 射頻輸出端口阻抗(50ohm);變壓器在測試頻率范圍內(nèi)不能有諧振點(diǎn)，應(yīng)該表現(xiàn)出感性，以有效注入信號。對變壓器特性的測試可以用阻抗分析儀和16047E 測試夾具：
B、4395A 的射頻輸出信號即不能太大也不能太小，信號太小測到都是噪聲，太大則反饋回路飽和。信號的大小取決于變壓器，飽和情況取決于每一個開關(guān)電源，以此沒有一個固定值。
可以在測量的時候改變激勵功率，看A/R、A、R 來確定一個合適的激勵功率。
(4)測試結(jié)果讀取：
A、通常會在full load、half load、zero load 幾種情況下測量;
B、相位要在unwrap 下讀取
C、增益裕量：A/R 的相位為0 時的環(huán)路增益
相位裕量：環(huán)路增益為0dB 時相位值
如上圖：相位裕量是67.4º，在580Hz(線A);增益裕量是38.1dB，在18.6KHz(線B)此時的增益裕量和相位裕量的讀取方法和原理部分介紹時略有不同，原因在于：在測量時A/R 中包含誤差放大器(不僅僅是GH)，有180 度的反向變化。
(5) 環(huán)路增益測試對測試設(shè)備的要求：
對測試設(shè)備要求 4395A(網(wǎng)絡(luò)分析儀)頻率覆蓋范圍從10Hz 到50KHz 或者更高 頻率范圍從10Hz 到500MHz
窄帶寬 IFBW 2Hz 到 30KHz
高頻率分辨率 測試點(diǎn)數(shù)：2 到801;頻率分辨率：1mHz
對數(shù)掃描 掃描方式：對數(shù)掃描
增益和相位模式 Format: LogMag and Phase
Marker功能-最少4個(每個裕量2個)或者Delta-Marker 8個Marker和Delta-Marker
小激勵功率 輸出功率-60dBm到20dBm[!--empirenews.page--]3、輸出阻抗
(1)測試設(shè)備：
4395A、41802A*2(50ohm 到1Mohm 轉(zhuǎn)接頭)、10441B*2(探頭)、9100-0855(變壓器)
(2)測試框圖：
A/R lin MAG 為測試結(jié)果。為了保證測試的準(zhǔn)確，需要在測試前進(jìn)行直通校準(zhǔn)。
(3)測試中需要注意的問題：為了防止從開關(guān)電源上有直流電輸出到T1 上，將電容C 放到+out 和T1 中間。T1 的阻抗在測試的頻率范圍內(nèi)應(yīng)該小于幾個歐姆，推薦470uF。
(4)測試結(jié)果：
(5)輸出阻抗測試對測試設(shè)備的要求
對測試設(shè)備的要求 4395A(網(wǎng)絡(luò)分析儀)
頻率范圍從100Hz 到100KHz 甚至更寬 頻率范圍從10Hz 到500MHz
高頻率分辨率 測試點(diǎn)數(shù)：2 到801;頻率分辨率：1mHz
對數(shù)掃描 掃描方式：對數(shù)掃描
Marker 功能 8 個Marker
Pass/Fail 功能 內(nèi)置的極限線功能用于Pass/Fail 測試
4、電源輸出波動，開關(guān)噪聲測試
(1) 測試設(shè)備：4395A、41802A(50ohm 到1Mohm 轉(zhuǎn)接頭)、10441B(探頭)
(2) 測試框圖
使用頻譜儀模式來觀察輸出信號的特性
[!--empirenews.page--](3) 測試結(jié)果
(4) 電源輸出波動，開關(guān)噪聲測試對測試設(shè)備的要求
對測試設(shè)備的要求 4395A(頻譜分析儀)
寬頻率覆蓋范圍 頻率范圍從10Hz 到500MHz
窄帶寬，測試速度快 IFBW：1Hz 到1MHz(窄IFBW 時測試速度也很快)
對數(shù)掃描 掃描方式：對數(shù)掃描
Marker 功能 8 個Marker
Pass/Fail 功能 內(nèi)置的極限線功能用于Pass/Fail 測試
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