开关电源测试实例分析

石谨宁（中国长城科技集团股份有限公司，广东深圳，518100）

开关电源测试实例分析

石谨宁
（中国长城科技集团股份有限公司，广东深圳，518100）

现在我国科技的不断发展，在近几年里，电子产品在人们的生活中逐渐的被广泛的应用，与人类的生活在很多方面都是密不可分的，电源是每个电子设备少不了的重要组成部分，例如最常用的通讯设备还有程控交换机、控制设备等都很多的运用了开关电源，这样的现象很大程度上加速了开关电源的科技技术进步。在开关电源发展的同时也要对产品的性能、功能、配置等作出严格的检验，严格的要求才能让产品在各方面可以达到需求。

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1 开关电源概述

开关电源可以说是电子设备不能没有的关键构成成分，它的好坏直接与整个电子设备是否能正常的运作有关。现在用的广泛的就是直流稳压电源和开关电源，相对来说开关电源更加的节能，因为它自己所需要的能量就比较低，所以它的电源效率与其他的普通的稳压电流相比提高了一倍，是典型的高效能节愿型电源，所以根据这一特性，开关电源被广泛的用于各类电子设备例如家用电器、通讯设备等各种行业，已经成为稳压电流的主流产品。在这近五十年以来，开关电源历经了大概4个阶段：第一阶段在早期，开关电源的结构组成部分都是以分离元件构成的，而且除了开关频率过低，其效率也不高，电路还很复杂，不容易进行调整。第二阶段是在二十世纪七十年代的时候，脉宽调制器集成电路在经过研究之后被发现，但这一研制成果只是在开关电源的控制电路方面将集成化加入其中。第三阶段是在之后的十年，单片开关稳压器被研制出来，从本质上来看，这依旧是属于DC/DC电源变换器。最后一个阶段在科技发展的同时很多种类的单片开关电源集成电路被研制出来，AC/DC电源变换器逐渐的得以实现集成化。

开关电源的原理可大致分为三种，脉冲宽度调制式，它的特性就是开关的频率是不变的，利用变换脉冲宽度来调整占空比，从而达稳压的效果。脉冲频率调制方式，它的特性是在脉冲宽度保持不变的前提下，利用变换开关频率从而调整占空比，达到稳压的目的。混合调制式，使脉冲宽度及开关频率都是保持动态变化的，所以占空比的调整范围会更加的宽。这三种工作方式被统一称作“时间比例控制”方法。开关电源主要有四个部分组成：

（1）主电路。这里面又包含了输入滤波器、整流与滤波、输出整流与滤波。

（2）控制电路。有脉宽调制器、反馈电路以及输出端取样电路。

（3）检测及保护电路。检测方面有很多类型，其中有过电流检测、过电压检测等；保护电路也有好几种类型例如自动重启等。

（4）其他电路。有偏置电路、锯齿波发生器等。

2 开关电源测试实例

下面以我国测试测量的厂商北京普源精仪科技有限责任公司（RIGOL）的一些产品为示例来进行分析，来对开关电源进行的一些常用的测试时会用到的方法做一个简单的分析。

2.1 数字示波器的相关应用

2.1.1 瞬态响应信号测量

负载瞬变时间可以认为是一种不固定的时间，就是说负载电流在发生瞬变之后，其中开关电源的输出电压稳定至提前计算好的规定好得范围内的时间。在进行信号的测量过程中里，其中示波器是一定要有充分的采样率以及波形捕获率才可以更为有效的捕捉到所需要的波形。最小1.2ns的上升时间，就是RIGOL里的DS1302CA所能够测量到的，所以足以捕捉到这一瞬变信号。

2.1.2 及时快速的察觉有害的波形信号

电源的开启延误便是自加交流输入到输出到达它的调剂范畴之间的所用时间。假如在开关电源被开启的同时，有害波形一旦出现，就很大程度会使开关晶体管的电流尖峰受到一定程度的损害。利用示波器的测量，就能提前察觉到有害波形的产生，能够在开启电源的那一刻，就能将有害波形压制下去，使有害波形不能产生，就可以避免这一损坏的发生，这样一来就是一步一步的提高了后需电源在工作时的效能。

2.1.3 在系统中重现信号

如若捕获到偶发或者瞬时的信号之后，不只是在对信号的进行的研究和计算，当然更加希望可以在系统里使这一信号得到重新出现在信号发生器上，由此看来北京普源精仪科技有限责任公司的数字示波器在与函数/任意波形信号发生器之间进行的无缝连接就能够产生完善的方案。DG3121A这一款信号发生器就能够通过专用接口直接访问DS1302CA这一波形的存在，然后将信号在被发生器重新之前捕捉一些信号波形。经由这样的方式，就能对信号进行重现，为测量提供了一定程度上的方便。

2.1.4 同时测量输入输出信号

对开关电源进行相关的测试中常常会同时对电路的输入、输出端进行测量，不过输入和输出电压之间所存在的差距略大，这会给实施时带来一定程度的难度。DS1302A在这方面可以很好地解决问题，它的交替触发可以进行测量分析输入和输出这两个信号。在不断的研究中，现在的产品可以用相互转换触发来实现这两个通道它们自身的时基，而且可以有不同的触发方式可供选择。

2.1.5 捕捉纹波及分析噪声

纹波及噪声这两者是以别的条件数据不变为前提时，在已定好的宽带内的直流输出电压对它的平均值所存在的周期性以及随机性的偏离。它所表现的是调剂和滤波电路背面的直流输出电压中残留的没有必要的交流和噪声成份。噪声及纹波能够利用有效值或者峰峰值为标准来进行测量，其中后者能够为此给出相关高幅度以及短持续时间尖峰的相关资料数据信息，另外有效值则是对预料的信噪比的准确判断比较有利。

2.2 数字万能用表应用方案

2.2.1 开关电源漂移测量

这一种测量很耗时，对于测量的准确度来说所要达到的要求比较高。在现实操作进行测量时，通常测量人员会把所测量出来的全部的数据用科学的方法统计出来，之后以这个统计值为基础，从而来算出它的PPM值，一共所需时间为二十四小时左右。这个测试的过程不仅乏味无聊而且还特别易出现错误，所以避免出现错误，是当务之急，让测量人员的测量更为精准、方便，RIGOL提供了DM3064万用表和PC控制的一套完善的解决方案，这样就可以让测量时的误差下降至最小。

一般在进行实验时，我们不仅要尽可能的满足测试精度和测试速度的严格要求，另外要确保一定量的测试时间。这类方式，再这样进行为期很长的值守，会免不了在测量时出现失误，所以有问题就要想对策，为了更好地处理这一问题，我们能够利用PC软件来进行操控测量，用万用表来进行信息收集，固定一个时间点就收集一次电压、电流，这个时间间隔，测量人员可随意设置，从实际意义上的完成利用万用表来进行收集数据。

DM3064能够完成一路最多采集两百万个数据，如若想要收纳更大量的数据当然存到U盘或者可以直接的存到电脑里也是很好地选择。方便的方面就是在数据进行采集后它自身所自带的软件能够直接完成对数据进行很好的保存工作，并且把数据保存为txt或者mdb的格式文件，为可以在电脑上在数字分析工具的帮助下直接对这些数据进行分析提供了很大的方便。

2.2.2 温度测量

社会科技在不停地加快进步的脚步，科技也在不断地创新，人们对产品的质量需求也不断增高，也越发严格，电源科技技术的发展中，产品在温度方面的要求也越来越严格，进行测试测量的过程里，能够使用DM3064万用表配合温度传感器一同使用，可以将收集到的物力信号直接转换成电信号，进而转换成相对应的温度值。同样道理，假如要用到别的方面的应用，当然也是可以换成与之对应的传感器来实现测量，挑选采集功能来使快速传感的测量功能得以应用到实践中。

2.2.3 多路巡检测量

假如在测量的技术上不能满足于单路测量了，那么久就可选择使用DM3064的数据巡检这一功能就可以进行多路巡检测量，根据实验表明，最多的时候可以一次在同一时刻对十六路信号进行测试测量。而且同时对各个输出模块的电流电压进行测量之后，就可以用计算机的相关软件来统计出所要用到的数据，之后再对所统计到的各个数据进行分析。巡检时数据所呈现的波形，可以通过打开波形显示，对数据巡检时候的数据的相关变化曲线进行研究探析，从波形图上，可以通过利用Ultralogger在计算机上就能非常直接的看到电压电流的产生变化时所构成的曲线，万用表针在数据的巡检以及收集方面的功能就可以快捷的将电流电压的巡检以及数据的收集运用到实践中去。另外Uitralogger软件可以通过GPIB和USB总线实现现场的操控，还能够利用LAN来进行远程的操控，而且可以把各个工作站的数据报告定期的返回给远程的服务器。

2.3 其他应用测量

如今在开关电源这一行业里，是须要通过对开关管开关的频率模拟实验来实行测试测量的，对这种类型的产品测试中，我们能够通过增加信号来源从而来进行模拟开关电源在不一样的状态下的工作频率。另外还能够利用信号的发生器发射出来的信号来进行模拟原控制信号。

3 结束语

近几年科技的发展加快了脚步，让开关电源这方面的科技技术也在不停歇的发展进步，现在，开关电源以其小型、轻重量以及高频率等的特点被广泛使用在PC、通讯设备、电子控制的设备等中，已经成为当今社会科技发展中不缺少的组成成分之一，电子科技技术一直没有停止过创新、进步，开关电源也有了更加宽广的发展前途，要想科学、健康的将开关电源发展的更好，就要从产品的本身出发，做好产品就是打好基础，想要我国的开关电源技术发展的好，就要有创新精神和务实精神，创造出有中国特色的科技之路。

[1]候清江,张黎强,许栋刚.开关电源的基本原理及发展趋势探析[J].制造业自动化.2010-9第9期第32卷.

[2]韩晶.开关电源测试实例[J].电子测试.2017.12.

[3]陈乐天.开关电源的新技术与发展前景[J].通讯电源技术.2014年3月25日第31卷第2 期.

Test example analysis of switching power supply

Shi Jinning
（China GreatWall Technology Group CO.,LTD.，Shenzhen Guangdong,518100）

The power supply is an important part of every electronic equipment indispensable, such as the most commonly used communication equipment and program-controlled switches, control equipment are many use of switching power supply, this phenomenon greatly accelerated the switching power supply technology progress. In the development of switching power supply, but also to the performance of products, functions, configuration and so strict inspection, strict requirements in order to enable products in all aspects of demand.

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