电源的额外输出功率,电压,电压频率是联系用电负载能否正常作业的三个最重要的电源技能指标。开关电源以小型、轻量和高效率的特色被广泛使用于以电子计算机为主导的各种终端设备、通讯设备等简直一切的电子设备,是当今电子信息产业飞速发展使用最遍及一种电源办法。
开关电源适用面很广,现在有关开关电源的输出电压特性,有的产品阐明书标明是直流电压,有的试验证明是工频脉冲电压。有产品标明是20—500KHZ以上的高频电压。究竟开关电源输出的电压频率是多少?电压占空比是多少?从可查阅的开关电源输出电压波形科技图片材料、出产厂家的产品都不行明晰,阐明现在还没有比较有说服力的试验办法可以把各种开关电源类型的电压特性,都能进行确认的丈量办法。
一,正确认识开关电源输出的电压波形
开关电源实践是一种高频开关式的能量改换电子负载,它的一次回路串联在供电电源上,二次回路常作为设备的电源供应,常见的改换分类有:Ac-Dc,Dc-Dc,Dc-Ac等。
将工频电压或直流电压斩波转化成高频电压给负载供电是开关电源技能使用的中心,因而不可避免在电压频率的转化过程中构成频频电压,电流断续搅扰纹波信号,反相电压波信号以及无功电流信号等不同频率稠浊电压波,一但丈量办法挑选不妥,就可能呈现过错的测验成果。
咱们可以通过一款有用开关电源电路来剖析它的电压频率改换作业原理。拜见图1-1。
图1-1
这是一款AC-DC的开关电源电路,现在绝大多数的开关电源作业原理根本相似以上电路作业原理:由4部分电路完结能量改换。1、交流电源输入经整流滤波成直流,2、通过高频PWM(脉冲宽度调制)信号操控开关管,,开关变压器初级构成必定占空比例的高频断续脉冲方波3、开关变压器次级感应出相应高频电压方波,经整流、滤波、限流供应负载,4、输出部分通过必定的电路反馈给操控电路,操控PWM占空比,以到达安稳输出的意图。
从以上开关电源的电路作业原理剖析,工频电压通过整流虑波成为直流电压,通过触发电路操控开关管阴,阳极进行高速的导通与截止.将直流电斩波转化为高频直流脉冲电压供给应变压器进行变压,然后在次级发生所需求的一组直流脉冲电压,开关管的开关频率便是变压器次级电压输出电压频率,
尽管现在示波器的采样速率和探头的模仿带宽在不断发展,但在丈量快速改变断续脉冲式电压时示波器根本都会呈现波形再现性不抱负或无法正确观测波形的现象、其原因便是被测电子电路电压低且电压波断续速度很快,占空比例不同,加上电网的谐波,无功电流波等强弱、频率改变电压的影响,传统示波器丈量办法很难习惯这种电压质量改变形成的。
二,惯例示波器靠接丈量开关电源电压特性的办法及缺点
长期以来对开关电源电压特性的丈量有两主种首要的办法,1,无源电压探头靠接电源输出端丈量,2,电流探头回路电流波磁场感应电压丈量。其间使用最多的是靠接丈量办法。
见示意图2—1,用20M以上数字示波器,10:1无源探头,将探针直触摸摸开关电源正输出端子,地线环直触摸摸负输出端,这种测验办法从示波器显现屏看不出开关电源输出比较安稳的直流斩波的占空时刻周期和频宽波形,示波器遍及会显现一条有电源纹波和噪声信号的接连电压信号,见附图2-2。图2-3,因而对同一类型的开关电源产品测验时由于示波器的扫描时基档位以及其他采样办法设置不同,电压频率显现值改变十分大,测验人员会依据显现不规则改变的几KHZ-几百KHZ的弱小电压纹波,噪声波频率电压信号,来判别开关电源的开关频率(电压频率)。也可能把示波器丈量时的电压幅值的水平线显现,当作直流电压输出。所以这种丈量办法的差错很大,乃至发生过错的丈量成果。
图2—1
图2—2
图2—3
所认为改进示波器对低电压,高频率,非线性负载的电压特性的丈量作用,探究新式电压采样办法十分必要,以下扼要介绍一种有用作用十分抱负的丈量办法。
三,示波器抱负电压探头形式丈量负载电压特性办法
1、示波器抱负电压探头形式的优势,特色阐明:拜见附图3-1,本项丈量技能功能可能与图表最抱负的功能参数有不太符合的当地,丈量模型计划是共同的,
图3-1
2、示波器抱负电压探头模型的组合
拜见附图3-2,由数字示波器,1×1无源探头,若干只大功率毫欧级阻值电阻器组合。
图3-2
四,示波器抱负电压探头模型测开关电源电压特性实践使用作用,
以下是通过图3-3的丈量办法检测一款标定开关频率是100KHZ的开关电源模块的输入、输出电压特性图片。拜见图4-1,示波器GH1,20mv档测开关电源的输入电流频率,示波器CH2,200mv档测开关电源的输出电压频率,示波器扫描时基为500us,每个脉冲电压波之间时刻是400us,所以正确的输出电压频率是1÷0.0004=2.5KHZ,从示波器两个显现通道的显现电压曲线剖析,开关电源输入端与输出端的电信号波形,时刻周期是完全共同的。
图4-1
以下是通过图3-3的丈量办法检测另一款标定开关频率40-60KHZ的开关电源模块的频率,拜见附图4-2,示波器CH1丈量开关电源的输入端的输入电流频率波形、占空比, CH2测开关电源的输出电压频率,占空比,输入与输端的波形也完全共同,每个电压脉冲之间的时刻是1ms,因而该款的开关频率(电压频率)是1KHZ.。
图4-2
图片4-3是所测的一款标定开关频率40KHZ开关电源空载波形显现,通过脉冲波之间的时刻剖析,它的作业频率电压是1.2KHZ。
图4-3
五。示波器抱负电压探头丈量形式的特色
从以上展现的示波器抱负电压探头模型丈量开关电源电压特性的研讨和丈量作用剖析,示波器抱负电压探头形式对电路电压波形丈量办法联接办法灵敏多变、波形显现明晰安稳、有共同性、再现性好的特色,其丈量办法安全性好,结构简略,操作便利,可以对任何负载,线路的电压波形进行丈量,一起可以满意中远间隔采样丈量,是电力负荷电压特性测验精确牢靠的有用办法,这项电压波采样办法将大大提高示波器丈量的精确性,为电气作业者的科学研讨,产品出产,质量检验供给牢靠的信息资源。