示波器sds-应用之-led电源

开关电源测量中的“干货”问题交流

汪进进

WeChat:frankie-wang鼎阳科技:专业专注于通用电子测试测量仪器及相关解决方案9年来一直是全球发展速度最快的数字示波器厂商持续每年将销售额的15%投入研发提供数字示波器、手持示波表、函数/任意波形发生器、频谱分析仪、台式万用表、直流电源等通用测试测量仪器及相关测试测量解决方案专业的集成供应链生产体系和完整的生产管理系统产品远销70多个国家和地区SIGLENT已发展成为全球知名的测试测量仪器品牌

电源测试项目

输出输入电源路径开关元件控制回路电源质量冲击电流电流谐波安全工作区S.O.A.开启/关断特性开关损耗电源效率调制分析动态导通电阻.转换速率看波形测电压测电流测损耗

开关电源测试点&测试项目分析

纹波电压步进响应关断特性测量参考地浪涌电流线电压线电流线电流谐波有功功率视在功率功率因素纹波电流VDSXIDS=Power

电源测量10个常见“干货”问题

1，如何选择示波器的三大指标?2，如何正确地测量电源软启动过程?3，如何正确地测量电源纹波和电源噪声?4，超过4路的电源上电时序如何用参数测量5，如何看待高压“测不准”的问题？6，如何正确对待电源测量中的接地问题?7,如何正确地测量悬浮电压？8，是否可以用示波器准确测量开关管损耗?9，如何测量开关器件的安全工作区？10，如何轻松测量LED电源中PWM信号的频率变化？示波器三大指标的选择

带宽1.测量开关管（主流是MOSFET）的系统带宽建议是100MHz2.测量电源系统的监控部分电路的带宽建议是500MHz3.测量电源纹波的带宽建议是20MHz,电源噪声的带宽建议是500MHz4.测量电源的快速瞬变脉冲放电的带宽建议是1GHz采样率1.测量开关管（主流是MOSFET）的采样率建议是250MS/s2.测量电源系统的监控部分电路的采样率建议是5GS/s3.测量电源纹波的采样率建议是250MS/s,电源噪声的采样率建议是5GS/s4.测量电源的快速瞬变脉冲放电的采样率建议是10GS/s存储深度10Mpts以上

带宽基本概念示波器带宽通常是指模拟带宽。是指示波器前端放大器的幅频特性曲线的截止频率点。也就是正弦波输入信号被衰减到信号真实幅度70.7%时的频率，也称为-3dB截止频率点垂直系统的放大器和低通滤波器(orAnti-LiaisingLPF)决定了示波器带宽示波器的带宽与测量精度息息相关！

带宽对测量误差的影响

示波器带宽注：待测信号的类型、上升时间也决定了示波器带宽的选择！Measuredrisetime(tr)2=(trsignal)2+(trscope)2+(trprobe)2方波由多个谐波分量组成谐波分量越多，上升沿越陡峭（上升时间越短，信号的带宽越宽）

带宽越高越好？

根据上升时间和带宽的关系，似乎可以得出结论，带宽越高,测量的误差越小，因为带宽越高，对应的示波器本身的上升时间越小，测量出的上升时间就非常接近于真实的上升时间。实际上带宽并不是越大越好，因为示波器毕竟不是一个理想的仪器，它本身也有噪声。从频域来理解会更容易些。只有当被测信号的能量远大于示波器测量系统本身带来的噪声能量的时候即信噪比足够大的时候，选择的带宽才是合适的。当被测信号99%的能量都在20MHz范围以内，使用20MHz的带宽限制就合适了，但如果用500MHz的示波器，因为20MHz到500MHz带宽范围内的示波器及探头的底噪及探头感应的噪声能量会远大于被测信号剩下的1%的能量，测量出来的结果反而没有用20MHz带宽的更接近真实情况。在测量电源纹波时需要将示波器带宽限制为20MHz就是这个道理。

如何判断采样率是否足够？

超过带宽5倍以上的采样率可保证好的测量精度采样测试脉冲波,需在上升沿采样3-5个点高采样率减少了测试波形的失真

存储深度

ResolutionAcquisitionTimeNumberofSamples=RecordLengtht500MS/s*20ms=10Mpts采样率*采样时间=存储深度每个捕获波形的样点总数，称为该波形的存储深度。示波器内存所支持的最大记录长度称为示波器的存储深度示波器内存有限，因此选择一个合适的采样率和时基范围对正确观测波形来说至关重要

长存储应用：有源功率因数校正电路分析

有源功率因数校正门级驱动电路的脉宽调制信号高功率因数是所有电子设备需要具备的重要参数为保证更高的功率因数，电流相位应与电压的相位相同为实现上述功能，MOSFET在电压峰值时应导通时间最短，电压过零时导通时间最长设计人员需要测试和分析功率因数校正电路的调制规律，需要长存储

SDS3034E-为开关电源测量量身定做

带宽：350MHz（有100，200，350，500，750MHz,1GH型号）采样率：2GS/s（该系列最大4GS/s）存储深度：10Mpts(标配)中国首款智能示波器——SDS3000!

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如何正确测试电源的软启动？

采样率为250MS/s或以上.为什么?根据被测电源软启动时间，将示波器时基设置为相应大小，譬如软启动时间为100ms，将示波器设置为10ms/div，对应示波器的存储深度就需要10Mpts.用两个探头,同时测量PWM的Vds和输出电压触发源设置为测量PWM信号的通道，触发电平在Vds电压范围以内。

设置为“Single”触发模式可以利用智能示波器SDS3000参数趋势图功能查看PWM占空比变化过程软启动测试:测量方法上有什么错误?软启动测试

如何正确测试电源纹波&噪声？

5mv/div甚至更小最小化量化误差Cables尽可能减少地线环路250MS/s/5GS/s时刻警惕采样率20ms以上（2ms/div)20MHz/500MHzAC1M欧/DC50欧+AC隔直电容外接电源纹波测试：设置上有哪些问题?测量小电压噪声的推荐方案隔直模块SMACable探头前端BNC或SMA连接到示波器通道输入使用焊接到电源和地的SMA电缆或类似下图的探头示波器通道设置为DC50上电时序测量

问题:如何同时测量四路以上的电源上电时序?用光标测量?用两台示波器同步?推荐方法假设是需要测量七路电源之间的时序关系，建议的操作步骤是：1,单次捕获，采用相同的信号作为触发源2，保存第一次捕获到的除触发源信号之外的三路信号3，第二次以相同的触发源捕获成功后，回调第一次保存的三路信号，屏幕上同时显示了七路信号4，利用测量参数Skew来自动测量测试电源上电时序的注意事项示波器设置（通常情况）垂直：尽量让所用通道的全部波形占满6格以上，保证足够的测量精度水平：时基timebase设为毫秒级别，并且保证足够采样率。将触发电平设置到最左边。触发：设为single触发，两次开机时以相同的信号作为触发源测量：使用参数skew测量两路信号之间的时间差其他：为每个波形添加label，增加可读性探头：通常使用无源探头

正确对待电源中的接地

示波器正常接地剪掉示波器电源的地，浮地测量使用隔离变压器给示波器供电使用差分探头使用干电池供电的示波器任何测量本质上都是差分测量

测量开关管损耗

电压和电流波形的乘积是瞬时功率波形.对一定时间段的波形积分，可以得到功率或能量值测量浮地信号，使用差分探头是最好的选择不要悬浮你的示波器准确的开关损耗和功率测试需要做好探头的校准工作探头的直流偏置校准探头延迟校准

探头校准的意义

以同源的电压和电流方波进行校准对准确测量电源损耗是非常必要的电压电压和电流之间的延迟将导致错误的功率测量结果

开关器件的工作特点

器件截至状态，Vds很大，导通时Vds非常小电压和电流的变化不可能瞬间完成，两者

变化交叠的部分就是器件的开关损耗Ton损耗Toff损耗Tconduct传导损耗测试挑战开启和关断时间非常短，探头的延迟时间必须校准示波器需要足够大的动态范围准确判断开启和关断的时间点

功率分析

P=V*I测量电压波形,测量电流波形,利用乘法运算得到两个波形相乘之后的结果即为功率的波形对波形进行“测量”，得到电压、电流和功率的有效值、平均值、峰峰值，从而计算出有功功率，无功功率、视在功率，功率因数、THD等等对电流波形进行FFT运算，即可得到电流的各次谐波

开关器件安全工作区

MOSFET和IGBT所能承受的电压、电流和功率都有上限限定区域被称为安全工作区（SOA）这些限值之下器件可以正常工作在特殊状态下，瞬时电压、电流或功率峰值可能超出允许范围设计人员要确保电源产品在所有的工况下，器件工作状态在安全工作区之内损耗和器件安全工作区测试电压和电流的波形形状本身和峰峰值测量更受关注如何轻松测量LED电源中驱动信号的频率变化？鼎阳硬件设计与测试智库

微信订阅公众号鼎阳硬件设计与测试智库（简称鼎阳硬件智库），作为中国第一家“智力众筹”模式的硬件智库，顺时顺势，倡导“连接-分享-协作-创造“的理念，高举志愿者服务的大旗，相信互联网是”爱“的大本营，相信人们都有发自内心分享的愿望。鼎阳硬件智库选择硬件领域最普遍的六类问题：电源，时钟，DDR，低速总线，高速总线，测试测量进行聚焦。寻找“最针尖”的问题进行研讨，针对“最针尖”的问题组织专家答疑，将硬件大师积累的宝贵知识和经验变成公众财富，惠及更多硬件人。鼎阳硬件智库的运作载体包括“线上”的微