实验一-单结晶体管触发电路及单相半波可控整流电路实验(完整版)实用资料

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实验一单结晶体管触发电路及单相半波可控整流电路实验实验一单结晶体管触发电路及单相半波可控整流电路实验（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑完整版实用资料，欢迎下载）电气2班一．实验目的1．熟悉单结晶体管触发电路的工作原理及各元件的作用。2．掌握单结晶体管触发电路的调试步骤和方法。3．对单相半波可控整流电路在电阻负载及电阻电感负载时工作情况作全面分析。4．了解续流二极管的作用。二．实验内容1．单结晶体管触发电路的调试。2．单结晶体管触发电路各点波形的观察。3．单相半波整流电路带电阻性负载时特性的测定。4．单相半波整流电路带电阻—电感性负载时，续流二极管作用的观察。三．实验线路及原理将单结晶体管触发电路的输出端“G”“K”端接至晶闸管VT1的门阴极，即可构成如图1-1所示的实验线路。四．实验设备及仪器1．教学实验台主控制屏2．NMCL—33组件3．NMCL—05(E组件4．MEL—03A组件5．二踪示波器6．万用表五．注意事项1．双踪示波器有两个探头，可以同时测量两个信号，但这两个探头的地线都与示波器的外壳相连接，所以两个探头的地线不能同时接在某一电路的不同两点上，否则将使这两点通过示波器发生电气短路。为此，在实验中可将其中一根探头的地线取下或外包以绝缘，只使用其中一根地线。当需要同时观察两个信号时，必须在电路上找到这两个被测信号的公共点，将探头的地线接上，两个探头各接至信号处，即能在示波器上同时观察到两个信号，而不致发生意外。2．为保护整流元件不受损坏，需注意实验步骤：（1）在主电路不接通电源时，调试触发电路，使之正常工作。（2）在控制电压Uct=0时，接通主电路电源，然后逐渐加大Uct，使整流电路投入工作。（3）正确选择负载电阻或电感，须注意防止过流。在不能确定的情况下，尽可能选择较大的电阻或电感，然后根据电流值来调整。（4）晶闸管具有一定的维持电流IH，只有流过晶闸管的电流大于IH，晶闸管才可靠导通。实验中，若负载电流太小，可能出现晶闸管时通时断，所以实验中，应保持负载电流不小于100mA。（5）本实验中，因用NMCL—05E组件中单结晶触发电路控制晶闸管，注意须断开NMCL—33的内部触发脉冲。3．使用电抗器时要注意其通过的电流不要超过1A，保证线性。4．NMCL-05E的同步电源输入端相序不要接反。六．实验方法1．单结晶体管触发电路调试及各点波形的观察先不接主电路，将NMCL—05E面板左上角的同步电压输入接NMCL—32的U、V输出端，由单结晶体管触发电路连至晶闸管VT1的脉冲UGK不接（将NMCL—05E面板中G、K接线端悬空），而将触发电路“2”端与脉冲输出“K”端相连，以便观察脉冲的移相范围。NMCL-32的“三相交流电源”开关拨向“直流调速”，按下“闭合”按钮，用示波器观察触发电路单相半波整流输出（“1”），梯形电压（“3”、“4”），锯齿波电压（“5”）及单结晶体管输出电压（“6”）和脉冲输出（“GK”）等波形。调节移相可调电位器RP，观察输出脉冲的移相范围。注：由于在以上操作中，脉冲输出未接晶闸管的控制极和阴极，所以在用示波器观察触发电路各点波形时，特别是观察脉冲的移相范围时，可用导线把触发电路的地端（“2”）和脉冲输出“K”端相连。但一旦脉冲输出接至晶闸管，则不可把触发电路和脉冲输出相连，否则造成短路事故，烧毁触发电路。2．单相半波可控整流电路带电阻性负载断开主电源以及触发电路“2”端与脉冲输出“K”端的连接，按图1-1接线，电感和续流二极管暂不接。“G”、“K”分别接至NMCL—33的VT1晶闸管的控制极和阴极，注意不可接错。此时电路负载Rd为纯电阻负载，由可调电阻组成（可把MEL—03A的900Ω电阻盘并联，即最大电阻为450Ω,并调至阻值最大，此时其过流达0.8A）。合上主电源，调节脉冲移相电位器RP，分别用示波器观察α=30°~120°时负载电压Ud，cos1α+3．单相半波可控整流电路带电阻—电感性负载，无续流二极管串入平波电抗器（700mH），在不同阻抗角（改变Rd数值）情况下，观察并记录=60O、90O、120O时的Ud、Uvt的波形。注意调节Rd时，需要监视负载电流，防止电流超过Rd允许的最大电流及晶闸管允许的额定电流。4．单相半波可控整流电路带电阻-电感性负载，有续流二极管。接入续流二极管，重复“3”的实验步骤。七．实验报告内容1．画出触发电路在α=90°时1，3，4，5，6各点以及GK两端的波图1-1单结晶体管触发电路及单相半波可控整流电路6点波形2．分别画出纯电阻负载、电阻电感负载下，α=90°时Ud=f（t），Uvt=f（t）波形。3．画出在电阻电感性负载下，当电阻较大和较小时，d=ft）UVT=ft）U（、（的波形（α=90°），并对两者波形进行分析比较。4．画出纯电阻负载时Ud/U2=f（a）曲线，并与Ud0.452U1cos2进行比较。5．分析续流二极管的作用。续流二极管是并联在电感上的吧，当电感突然断电的话，会放出很多电，没有续流二极管的话容易烧坏回路中的其它元件，有了续流二极管其电就会通过续流二极管回路（相当于电感短路）放电，不至于烧坏其它元件。八．思考1．本实验中能否用双踪示波器同时观察触发电路与整流电路的波形？为什么？答：不可以。触发电路和整流电路之间没有公用点。2．为何要观察触发电路第一个输出脉冲的位置？答：给前一个(按导通顺序可控硅再补发一个触发脉冲，使可控硅整流电路可靠的工作。3．本实验电路中如何考虑触发电路与整流电路的同步问题？答：采用宽脉冲触发。三相可控整流电路带电阻负载⒈三相半波不可控整流电路由三相变压器供电，也可直接接到三相四线制交流电网，二次相电压有效值为，线电压为，其表达式为图1三相半波不控整流电路三只整流二极管的阴极连在一起接到负载端，称为共阴接法，三个阳极分别接到变压器二次侧，变压器为三角形／星形联结。直流平均电压值为图2三相半波不控整流电路波形⒉三相半波可控整流电路电阻负载及其波形分析图3三相半波可控整流电路⑴电路的特点：变压器二次侧接成星形得到零线，而一次侧接成三角形避免3次谐波流入电网。三个晶闸管分别接入a、b、c三相电源，其阴极连接在一起——共阴极接法。⑵自然换相点：二极管换相时刻为自然换相点，是各相晶闸管能触发导通的最早时刻，将其作为计算各晶闸管触发角的起点，即。b)b)c)d)e)f)u2Riduaubuc=0Ot1t2t3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1ttttt图3三相半波可控整流电路共阴极接法电阻负载时的电路及a=0°时的波形⑶三相半波可控整流电路，电阻负载，a=30°时的波形见图4特点：负载电流处于连续和断续之间的临界状态。=30°u2uaubucOtOtOtOtOtuGuduabuact1iVT1uVT1uac图4三相半波可控整流电路，电阻负载，a=30°时的波形⑷三相半波可控整流电路，电阻负载，a=60°时的波形如下图5。特点：负载电流断续，晶闸管导通角小于120°。tttt=60°u2uaubucOOOOuGudiVT1图2-5三相半波可控整流电路，电阻负载，a=60°时的波形图⑸整流电压平均值的计算a≤30°时，负载电流连续，有：当a=0时，Ud最大，为a>30°时，负载电流断续，晶闸管导通角减小，此时有：负载电流平均值为晶闸管承受的最大反向电压，为变压器二次线电压峰值，即晶闸管阳极与阴极间的最大正向电压等于变压器二次相电压的峰值，即Ud/U2随a变化的规律如图6中的曲线1所示。图6三相半波可控整流电路Ud/U2随a变化的关系1－电阻负载2－电感负载3－电阻电感负载⒊共阳接法三相半波相控整流电路电力电子技术课程教学设计授课班级电力1601授课顺序19学习项目发电机励磁控制工作任务三相半波相控整流电路大电感负载工作原理及参数计算授课学时1知识目标能力目标素质目标三相半波相控整流电路电感性负载结构。三相半波相控整流电路电感性负载工作原理。三相半波相控整流电路电感性负载参数计算。1、掌握电路中各器件作用。2、分析电路的能力。3、计算各参数的能力。1、培养学生团队合作的能力2、逻辑思维能力3、培养自我导向的学习能力。学生特征分析本课程要求学生具备模拟电子技术、电机与拖动技术和自动控制相关学科的基本知识和基本操作技能。教学过程时间段落教学内容教学策略、手段、教学媒体选用课堂小节或教学评价1-35分钟三相半波相控整流电路电感性负载工作原理组成结构及工作原理及波形分析通过PPT对组成三相半波相控整流电路的元件进行分析，明确各元件在电路中的作用。分析出工作原理36-45分钟阻感负载，当L值很大时，id波形基本平直0≤α≤30°时：整流电压波形与电阻负载时相同。30°＜α≤90°时：（如α=60时的波形上图所示）。特点：晶闸管导通角均为120°，与控制角α无关；移相范围为90°；晶闸管电流波形近似为方波。参数计算整流输出电压平均值为:负载电流平均值：流过晶闸管的电流平均值IdT、有效值IT以及承受的最高电压UTM分别为：通过ppT和板书讲解。电力电子技术教案教学主要内容备注任务四搭建与调试三相半波整流电路子任务5三相半波相可控整流电路电感性负载接续流二极管时工作原理、参数计算及电路调试波形分析一、电阻电感性负载接续流二极管时电路调试1、所需仪器设备1）DJK02-1型电力电子技术及电机控制实验装置（含DJK01电源控制屏、DJK02晶闸管主电路、DJK02-1三相晶闸管触发电路、DJK06给定及实验器件、D42三相可调电阻）。2）双踪示波器1台。3）万用表1块。4）导线若干2、调试前准备1）课前预习三相半波可控整流实验关知识，熟悉测试线图。2）清点相关材料、仪器和设备3）填写任务单测试前准备部分3、操作步骤及注意事项1）触发电路调试。2）电感性负载时电路调试。调试。按下“启动”按钮，将DJK01电源控制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧，使输出线电压为220v（不能打到“交流调试”侧工作）。打开DJK02-1、DJK06挂件的电源开关、将“给定”从零开始，慢慢增加移相电压控制电压，使a能从30°-180°范围内调节，用示波器观察并记录三相电路中a=30°、60°、90°、120°、150°时整流电压Ud和晶闸管俩端电压的波形，并记录相应的电源电压U2及Ud的数值于任务单的相应记录表中。4、操作步骤及注意事项三相半波可控整流电路用了三只晶闸管，与单相电路比较，其输出电压脉动小，输出功率大。不足之处是晶闸管电流即变压器的副边电流在一个周期内只有1/3时间有电流流过，变压器利用率较低。将两个900Ω接成并联形式，Ld电感用DJK02面板上的700mH，其三相触发信号由DJK02-1内部提供，只需在其外加一个给定电压接到Uct端即可。直流电压、电流表由DJK02获得。按图接线三相半波可控整流电路原理图6、大电感负载接续流二极管后的波形图三、参数计算：1）负载电压平均值ud和电流平均值id当0°≤α≤150°时，ud≈1.17U2cosα=Udocosα当30°≤α≤150°时，ud≈0.675u2{1+cos（6/π+α）}2）负载电流平均值Id=ud/rd3）晶闸管的电流平均值idt、有效值it以及承受的最高电压utm当0°≤α≤30°时Idt=1/3id，it=，Utm=当30°≤α≤150°时Idt=150°-α/360°id，it=id，Utm=4）续流二极管平均电流idD、有效值Id以及承受的最高电压Utm当30°＜α≤时idD=α-30°/120°id，id=，Udm=实训十八晶体管开关特性、限幅器与箝位器一、实训目的二、实训电路三、实训设备与器件序号名称型号与规格数量备注双踪示波器1台自备直流稳压电源＋5V、＋12V各1路实训台直流可调稳压电源0～30V1路实训台信号发生器1个实训台频率计1个实训台直流电压表1只实训台二极管1N4007、1N4148各1只DDZ-21三极管3DG6、3DG12各1只DDZ-21电阻300、1k、1.5k、2k、4.7k、5.1k、10k各1个DDZ-21电阻1k1个电容0.1uF1只DDZ-21电容30pF、300pF各1只四、实训内容与步骤五、实训总结在二极管箝位器和限幅器中，若将二极管的极性及偏压的极性反接，输出波形会出现什么变化？实验四光开关特性测量一.实验目的了解光开关的工作原理和内部结构。学习光开关的使用方法。二.实验原理光开关是一种具有一个或多个可选择的传输端口，可对光传输线路或集成光路中的光信号进行相互转换或逻辑操作的器件。端口是指连接于光器件中允许光输入或输出的光纤或光纤连接器。光开关可用于光纤通信系统、光纤网络系统、光纤测量系统或仪器以及光纤传感系统，起到开关切换作用。根据其工作原理，光开关可分为机械式和非机械式两大类。机械式光开关靠光纤或光学元件移动，使光路发生改变。它的优点是：插入损耗较低，一般不大于2dB；隔离度高，一般大于45dB；不受偏振和波长的影响。不足之处是：开关时间较长一般为毫秒数量级，有的还存在回跳抖动和重复性较差的问题。机械式光开关又可细分为移动光纤，移动反光镜，移动耦合器等种类。非机械式光开关则依靠电光效应、磁光效应、声光效应以及热光效应来改变波导折射率，使光路发生改变。这类开关的优点是：开关时间短，达到毫微妙数量级甚至更低；体积小，便于集成。不足之处是插入损耗大，隔离度低。本实验所用的光开关属于机械式中的移动反射镜2X2类型。其外形如图4.1所示，结构示意图如图4.2所示。图4.1光开关的外形图球面镜光纤12球面镜光纤12341234DC5V（b）图4.2光开关的结构示意图这种光开关有四个输出端口，还有控制光路转换用的连接电源的正、负两个电极。在这种移动反射镜型光开关中，输入输出端口的光纤都是固定的，球面镜置于受外电场控制的旋转器上。它依靠旋转球面反射镜，使输入光与不同的输出端口接通。当光开关不接DC5V电压时，球面镜的位置如图4.2（a）中所示。此时，端口1与2、3与4接通。当光开关接上DC5V电压时，球面镜旋转90º，此时，端口1与3、2与4接通。因此，通过此光开关可以达到光路切换的目的。三.实验设备AV38124A1.55μm单模调制光源AV38121A1.31μm单模调制光源AV2498光纤多用表2X2光开关一条2kM的光纤链路和一条10kM的光纤链路光时域反射计（OTDR）直流稳压稳流电源四.实验步骤1.按图4.3将各设备连接起来。2kM的光纤链路和10kM的光纤链路分别通过光纤活动连接器与光开关的端口1、4连接起来。光开关的端口2也通过光纤活动连接器接入OTDR的光输出端。图4.3光开关与OTDR组合测试图光开关工作电压电流的调整。光开关的工作电压为DC4.6V～6.0V，工作电流为DC36mA～48mA。光开关的两电极先不接上稳压电源，调节稳压电源的输出电压：首先将稳流调节旋钮旋钮顺时针调到最大，然后打开稳压源的电源开关，调节电压调节旋钮，使输出直流电压到约5V左右。再反时针将稳流调节旋钮调到最小，光开关的正、负电极分别与直流稳压电源的正、负极相接，并顺时针调节稳流调节旋钮到约40mA左右。注意：供给电压、电流不能超过光开关要求的工作电压、电流范围。否则会损坏光开关。光开关的直流电源先不接通，打开OTDR的电源。调整OTDR的有关测量参数，然后打开“START/STOP”键，OTDR发出激光，在OTDR屏幕上可看见10kM光纤链路的测量曲线。这说明光开关的端口1、2是连通的，并且可以双向传输光信号。（为什么？）关闭“START/STOP”键，OTDR停止发出激光，接通光开关的直流电源，调整OTDR的有关测量参数，然后打开“START/STOP”键，OTDR发出激光，在OTDR屏幕上可看见2kM光纤链路的测量曲线。这说明光开关的端口4、2是连通的，并且可以双向传输光信号。将OTDR接到光开关的端口3，重复步骤（3）、（4）。类似可以证明光开关不接电源时，端口4、3接通；接上电源后，端口4、2通。因此，实验证明：光开关不接DC5V电源时，端口1和2、4和3相通；接上DC5V电源后，端口1和3，4和2相通。再测试光开关各通道对1.55μmLD光源和1.31μmLD光源的插入损耗，请将下面的测试数据填入表4-1中。用光纤多用表分别测出1.55μmLD光源和1.31μmLD光源的输出光功率P0。按图4.3将1.31μmLD光源、1.55μmLD光源、光开关、光纤多用表和直流稳压稳流电源连接起来。1.31μmLD光源接光开关的端口1，1.55μmLD光源接光开关的端口4。光开关先不接通DC5V电源，此时端口1和2、4和3相通，用光纤多用表在端口2和端口4分别测出输出光功率P1-2、P4-3，从而测出光开关端口1-2对1.31μmLD光源、光开关端口4-3对1.55μmLD光源的插入损耗A1-2、A4-3。光开关接上DC5V电源，此时端口1和3、4和2相通，类似用光纤多用表在端口2和端口4分别测出光开关端口1-3对1.31μmLD光源、光开关端口4-2对1.55μmLD光源的插入损耗A1-3、A1-4。10．断开光开关的DC5V电源，交换1.31μmLD光源、1.55μmLD光源的位置，即1.55μmLD光源接光开关的端口1，1.31μmLD光源接光开关的端口4，用类似方法测出光开关端口1-2、1-3对1.55μmLD光源、光开关端口4-2、4-3对1.31μmLD光源的插入损耗。五.实验报告1．测试光开关各通道的插入损耗时的相关结果填入表4-1中。2.为什么用OTDR测出光纤链路的特性曲线，就说明这两个端口可以双向传输光信号？如果要将一路光信号分时传输给两个不同的目标，或者一个探测器要分时检测两路光信号，应该将它们如何连接？对测试结果进行分析。图4.3光开关插入损耗测试图表4-1光开关各通道插入损耗测试数据表次数输出一次二次入口接1.31μm光源入口接1.55μm光源入口接1.55μm光源入口接1.31μm光源光功率的输出（dBm）P0P1-2P1-3P4-2P4-3插入损耗（dB）A1-2A1-3A4-2A4-3平均插入损耗(dB)1-21-34-24-31.31μm1.55μm开关机械特性测试仪产品型号：GKC-B4BY2501BY2502主要用途：适用于进口、国产各厂家多油、少油、SF6、真空等高压断路器机械特性测试。亦适用于电磁动作类电器（如接触器、继电器等）的时间测试。主要特点：GKC-B4型高压开关测试仪是我公司为适应现场测试高压开关动作特性的需要，开发研制的专用仪器。它以单片机为核心进行采样，处理和输出，其主要特点是采用汉字提示以人机对话的方式操作，汉字显示结果并打印输出，具有智能化、功能多、数据准确、抗干扰性强、操作简单、体积小、重量轻、外观美等优点，适用于各种户内、户外少油、多油开关、真空开关、六氟化硫开关的动特性测试。仪器内置直流操作电源，并可灵活选用外操作电源或外同步触发。大屏幕液晶显示，可预置典型开关速度定义；可切换时间波形图显示1路分合命令，12路时间跳变；S-T图形显示分合闸运动曲线，并可动态分析、计算；V-S曲线直观观察运动速度；I-T曲线观察电磁铁动作过程。微机打印机打印数据留存。仪器可保存255条测试记录，并可与计算机通讯，数据管理软件可分析、校正、打印输出测试报告。附件箱配置0.1mm、1mm线性、1度角光电辅助接点等传感器，及测试线、测速安装架等全套附配件。技术参数：产品别称：GKC-B4高压开关机械特性测试仪、开关动特性测试仪、开关机械特性测试仪、高压开关综合测试仪、断路器动特性测试仪、断路器机械特性测试仪、断路器综合测试仪、高压开关时间特性测试仪、高压开关特性测试仪、开关特性测试仪、断路器测试仪、开关机械特性测试仪、开关参数测试仪技术参数： ●最大测量速度：10m/s测量误差：0.01m/s●最大行程：600mm测量误差：1mm或0.5mm●最大时间：999.0ms测量误差：0.1ms请关注我们的新产品动向.我们公司的新开关机械特性测试仪，都已经通过大部分电力公司的试用和检测.得到了他们的认可和信赖。请用户放心使用本公司产品。

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网站:驻波比测试仪的使用天线输入阻抗和馈线的特性阻抗不一致时,产生的反射波和入射波(频率相同,方向相反在馈线上叠加形成驻波,其波峰值与波谷值之比就是电压驻波比,它是检验馈线传输效率的依据,要求电压驻波比小于1.4~1.5,在工作频点的电压驻波比小于1.2。电压驻波比过大,将缩短通信距离,而且反射功率将返回发射机功放部分,容易烧坏功放管,影响通信系统正常工作。入射行波反射行波驻波ViVoVi+VoVi-Vo驻波Visin(t+xVosin(-t+xVisin(t+x+Vosin(-t+x驻波Vi+VoVi-VoVisin(t+x+Vosin(-t+x=(Vi+Vocostsinx+(Vi-Vosintcosx为了便于分析,我们考虑特殊情况if:Vi=Vo=1;原式=2costsinx1、t为常量时,表示在馈线中某一刻的电压值按正弦分布2、x为常量时,表示在馈线中某一点的电压值按余弦变化3、驻波的包络线为±2sinx波峰为2,即:Vi+Vo,当x=(2n+1λ/4时波谷为0,即:Vi-Vo,当x=nλ/2时4、电压驻波比:(Vi+Vo/(Vi-Vo=2/0=无穷大BIRD驻波比测试仪基本组成a.电源:(包括充电器、电池等b.信源:(射频信号发生仪c.测量单元:(射频信号测量仪d.显示及操作系统:(显示屏和操作菜单、按键等2.BIRD驻波比测试仪原理(1电源信源测量单元显示及操作系统双工器天线Vi2.BIRD驻波比测试仪原理(2电源信源测量单元显示系统双工器天线2.BIRD驻波比测试仪原理(3电源信源测量单元显示系统双工器天线Vo2.BIRD驻波比测试仪原理(4电源信源测量单元显示系统双工器天线ViVo2.BIRD驻波比测试仪原理(4电源信源测量单元显示系统双工器天线Vi+VoVi-VoVSWR=ViVo3.影响测试结果的因素电源信源测量单元显示系统双工器天线Vi+VoVi-VoVSWR=ViVo3.影响测试结果的因素电源信源测量单元显示系统双工器天线ViVo信源的稳定:1、电源的稳定2、信源的预热Vi+VoVi-VoVSWR=3.影响测试结果的因素电源信源测量单元显示系统双工器天线ViVoVi+VoVi-VoVSWR=测量的精确:1、测量单元的灵敏度2、中间接头的匹配度3、馈线的损耗(驻波比可以表示为:SWR=(√Po+√Pr/(√Po-√Pr原本天线的驻波比为1.92(反射功率百分比为10%,现在加上一段cable衰减量为3dB。假设射频信号仪的发射功率为10W。则经由cable传到天线的输入端时只剩下5W。然后反射10%(即0.5W。再经由cable送回来,只剩下0.25W。所以驻波比仪量到的是:输入10W,反射0.25W。反射功率百分比为2.5%,即:SWR=1.03。驻波比测试仪的使用(1.BIRD驻波比测试仪自校准注:每次开机后都要自较准,自校准前测试仪要预热几分钟!A.按仪器右上角的开机键,自检过后进入主菜单屏幕。在MeasureMatch模式中,按Config键进入设置菜单后,按Freq对应的按键即可设置起始、截止频率值,按ENTER键确认。注意正确选择频率范围:GSM900为890-960MHz,GSM1800为1710-1880MHz,CDMA为825-880MHz。驻波比测试仪的使用(1.BIRD驻波比测试仪自校准B.确定校准频率范围后,按Calibrate键进入校准模式。a依次连接开路器,短路器和负载到测试口,分别按下“Open”、“Short”、“Load”对应的按键。在每次选择后,屏幕上出现“done”信息时才能进行下一项校准。b三项校准完成之后,按CalDone对应的按键结束本次校准。驻波比测试仪的使用(2.BIRD驻波比测试仪的测试进行驻波比值的测试a将被测试天馈系统的跳线头连接到自校准好的BIRD驻波比测试仪的测试口,观察所显示的波形。b按Mode键进入模式菜单后,可按MeasureMatch对应的按键进入MeasureMatch模式进行全频带测量。c在MeasureMatch模式下,按Marker键进入标记菜单。按任一标记所对应的按键激活该标记,即可按左右选择键得到对应于该标记参数的驻波比测量值,也可按上下选择键得到整个频率范围内驻波比的最大值和最小值。驻波比测试仪的使用(2.BIRD驻波比测试仪的测试进行驻波比值的测试d在MeasureMatch模式下,按Save/Recall标记所对应的按键激活该标记,即可保存/读取驻波比测量任务。e在MeasureMatch模式下,按AutoScale标记所对应的按键,可自动调整VSWR坐标轴的范围。f在MeasureMatch模式下,按Print标记所对应的按键可打印当前驻波比测量任务,此时测试仪要连接HPDeskJet340打印机。g按Mode键进入模式菜单后,可按FaultLocation对应的按键进入FaultLocation模式进行故障点定位。驻波比测试仪的校验设备名称:SiteAnalyzer型号规格:SA-2500A制造者:BIRD出厂编号:01352229证书编号:WD2006035检定时间:2006-03-09检定单位:中国电子科技集团公司第三十八研究所计量测试中心(信息产业部电子305计量站频率(MHz标准失配器S=1.10标准失配器S=1.50标准失配器S=2.00标准值测试值标准值测试值标准值测试值8001.0931.091.4941.501.9712.0010001.0921.091.4921.461.9671.9711001.0921.081.4921.491.9661.9012001.0911.081.4901.461.9631.9413001.0921.081.4901.481.9621.9414001.0911.081.4901.481.9601.9315001.0911.081.4891.471.9581.8916001.0911.081.4881.451.9561.9217001.0911.081.4871.471.9541.9418001.0911.091.4861.471.9511.9219001.0911.091.4861.471.9491.9720001.0911.091.4851.491.9481.9521001.0911.091.4851.481.9451.9422001.0921.091.4841.481.9441.9423001.0921.091.4841.481.9431.9424001.0921.091.4831.481.9401.9425001.0921.091.4831.481.9401.945.BIRD驻波比测试仪的校验检定结论：所检项目合格注意事项：1、失配器S=1.5，800MHz～1000MHz谷底：910MHZ，VSWR=1.45，标准值：1.492、失配器S=2.0，800MHz～1000MHz谷底：910MHZ，VSWR=1.89，标准值：1.971. 引言/Introduction此文件描述一般开关电源供应器的测试仪器及其特性。Thisdocumentdescribesgeneralequipmentusedinswitchingpowersupplytestingandtheircharacteristics.-示波器/Oscilloscope.-电压探头/Voltageprobe.-交流电流探头/ACcurrentprobe.-数字式电压表/DVM.-有效值表/RMSmeter.-功率表/Powermeter.-温度测量表/Temperaturemeasurement.-电子负载/Electronicload.-交流电源/ACsource.-台式直流电源/BenchtopDCpowersupply.2. 示波器/Oscilloscope是用来显示一个或多个随时间快速变化的电量的设备。这个电量通常是指开关电源测试中的电压或电流。大多数示波器是用CRT(阴极射线管)显示的﹐数字存储型示波器也有用液晶显示的。Aninstrumentthatproduceavisibleimageofoneormorerapidlyvaryingelectricalquantitieswithrespecttotime.Thequantitiesareusuallyavoltageorcurrentinswitchingpowersupplytesting.ThemostusualtypeofoscilloscopeuseCRT(cathoderaytube)display,LCDdisplayisalsoavailablefordigitalstoragetype.2.1 示波器类型/Typeofoscilloscope模拟示波器﹕不能存储。水平扫描是在示波器内部产生的(除用XY模式)。射线束在垂直方向的位置﹐随CH1或CH2的输入信号而变化。Analogscope:Nostorage.Thehorizontalsweepisgeneratedinternallyintheoscilloscope(exceptinXYmode).TheverticalpositionofbeamonthedisplaywillvaryaccordingtheinputsignaltoVERT(CH1orCH2).数字存储示波器﹐矢量显示(Tektronix2232)﹕对于非存储模式﹐类似仿真示波器。对于存储模式﹐首先﹐输入信号经模/数转换并存储在存储器中﹐存储后的信号再经数/模转换﹐然后调整光束的垂直位置。这种类型的示波器现在已经逐步被淘汰。Digitalstoragescope,vectordisplay,(Tektronix2232):﹐Innon-storemode,thiskindofscopeissameasananalogscope.Instoragemode,theinputsignaltoVERTisfirstconvertedwithA/Dandstoredinmemory,thenthecontentofthememorywillbeconvertedbacktoanalogsignalwithD/Aandmodulatetheverticalpositionofthebeam.Thistypeofscopeisphasingoutnow.数字存储示波器﹐监控显示(TektronixTDS3012)﹕这种显示是监控显示(类似计算机显示)。首先﹐输入信号必须由模/数转换并存储在存储器中。这类示波器没有类似仿真示波器的功能。Digitalstoragescope,monitordisplay(TektronixTDS3012):Thedisplayisamonitordisplay(similartocomputerdisplay).TheinputsignalmustbeconvertedwithA/Dandstoredinmemoryfirst.Thiskindofscopecannotfunctionasananalogscope.2.2 重要的控制/Importantcontrol垂直/Vertical.垂直增益(伏/格)/Verticalgain(V/div).垂直位置/Verticalposition直流耦合/DCcoupling交流耦合/ACcoupling水平/Horizontal时间/格/Time/div.水平位置/Horizontalposition.触发/Trigger为了使波形的起点在每个屏幕的位置相同﹐使用触发是必要的﹐否则不能显示稳定的波形。Tiggerisrequiredsothatthestartpointofthewaveformoneveryscreenisthesame,otherwisenostablewaveformcanbeseenonthedisplay.源﹕CH1,CH2,Line等。/Source:CH1,CH2,Line,Ext.电平/Level.沿﹕+-。/Slope:+-.偶合﹕直流﹐交流﹐高频滤除﹐TV。/Coupling:DC,AC,HFRej,TV.触发延迟时间。/Triggerholdtime.2.3 使用注意事项/Precautioninuse.接地问题/Earthingproblem.通常﹐示波器的地是与安全地相连﹐而测试电路中的地对于对安全地来说是必需浮动的。Ingeneral,thescopegroundisconnectedtosafetyearth,whilethegroundofcircuitundertestshallbefloatingwithrespecttosafetyearth.示波器的地不能接到任何高压变动的一端。Scopegroundshallnotbeconnectedtoanynodewithhighvoltageswing.测量两个变动端之间的电压波形(例如﹐前置转换整流器)﹐必须用相减的方法﹐例如CH1-CH2。Tomeasurethevoltagewaveformacross2swingingnode(e.g.forwardconverterrectifier),differentialmethodshallbeused,i.e.CH1-CH2.如果测试电路是浮动的﹐示波器的地也可以接到除地以外的其它直流电平处。然而﹐两个探头的地不可以接到两个非隔离的不同直流电平的地方。ScopegroundmaybeconnectedtootherDClevelinthecircuitotherthangroundprovidedthecircuitundertestisfloating.However,2probegroundmustnotbeconnectedto2differentnon-isolatedDClevel.数字示波器问题/Digitalscopeproblem数字示波器不是很适合测量纹波。模拟示波器的亮度调节可以让你区分100HZ的纹波﹐开关纹波及尖峰。对于数字示波器﹐如果尖峰很高﹕在取样模式中﹐尖峰会被显示成随机幅度的尖峰。在峰值检测模式中﹐其它纹波成份会被掩盖。Digitaloscilloscopeisnotverysuitableforripplemeasurement.Theintensitymodulationinanalogscopeletyoudistinguish100Hzripple,switchingripple,andspike.Indigitalscope,ifthespikeishigh:Insampleacquisitionmode,itwillbeshownasrandomamplitudespikes.Inpeak-detectmode,itwillmaskallotherripplecomponent.TDS340每个屏幕取500个样。很多细节会在取样模式中丢失。对于有尖峰的波形﹐尖峰的幅度是随机的﹐并且在连波中会不同的。TDS340captures500samplesperscreen.Manydetailsmaybelostinsampleacquisitionmode.Forwaveformwithspkies,themagnitudeofspikewillberandomanddifferentonconsecutivewaveform.TDS3012/3014每个屏幕取样10,000个。TDS340中对于有尖峰的波形﹐尖峰的幅度会更加稳定。如果尖峰幅度依然变化﹐尖峰的宽度必定很窄﹐水平时间/格必须设定很快才能得到其稳定的尖峰幅度。TDS3012/3014capture10,000samplesperscreen.Forwaveformwithspikes,themagnitudeofspikewillbemuchmoreconsistentthanwithTDS340.Ifthespikeamplitudeisstillvaryingbetweenwaveforms,thenthespikewidthmustbeverynarrow,thehorizontaltime/divshallbesetfastertoobtainconsistentspikeamplitude.3. 电压探头/Voltageprobe3.1 电压探头的类型/TypeofvoltageprobeX1探头﹕没有衰减﹐输入阻抗跟示波器输入阻抗一样(通常是1兆欧)。由于对测试电路有很大的负载影响﹐所以很少使用这种探头。X1probe:noattenuation,inputimpedancefollowthatofscopeinputimpedance(usually1Mohm).Thistypeofprobeisseldomusedbecauseofheavyloadingeffectoncircuitundertest.X10探头﹕衰减10倍﹐当使用的示波器的输入阻抗为1兆欧其输入阻抗为10兆欧﹐输入电容大约为13pF。对直流和低频输入电压的峰值上限为600伏。X10probe:attenuationof10:1,inputimpedance10Mohmwhenusedwithascopeof1Mohminputimpedance,inputcapacitancearound13pF.Inputvoltagepeaklimitedto600VforDCandlowfrequency.X100探头﹕例如TektronixP6009﹐衰减100倍﹐当使用的示波器的输入阻抗为1兆欧其输入阻抗为10兆欧﹐输入电容约为2.5pF。对直流和低频输入电压的峰值上限为1500伏。X100probe:e.g.TektronixP6009,attenuationof100:1,inputimpedance10Mohmwhenusedwithascopeof1Mohminputimpedance,inputcapacitacne2.5pF.Inputvoltagelimitedto1500VforDCandlowfrequency.3.2 使用注意事项/Precautioninuse无论何时X10和X100的探头与示波器组合改变﹐都需要用示波器上的方波校正探头的高频响应。Wheneverascope/probecombinationforX10andX100probechanges.Recalibratethehighfrequencyresponseoftheprobewiththesquarewaveonthescope.对于低频和逻辑测量﹐如有任何从示波器的地到电路地的连接﹐探头的地就可以不接。Forlowfrequencyandlogicmeasurement,anygroundconnectionfromscopegroundtocircuitgroundisOK,theprobegroundmaybeleftopen.对于高频或低幅值测量﹐探头的地应接到测试电路中的适当位置。Forhighfrequency,orlowamplitudemeasurement,probegroundshallbeconnectedtoappropriatepointsinthecircuitundertest.探头的电容会对测试电路有影响﹐例如﹐当测量振荡器的时候电容会降低振荡频率。Theprobecapacitancemayaffectthecircuitbeingmeasured,e.g.thecapacitancemaylowertheoscillatingfrequencywhenmeasuringanoscillator.探头不要接触热的部位﹐例如﹐TO-220金属板﹐或正在焊锡中的零件脚。Donotclipprobetohotparts,e.gTO-220metalplate,orcomponentsleadthatarebeingsoldered.4. 交流电流探头/ACCurrentprobe交流电流探头是利用电流变压器的原理来测试电流的﹐它的中心部分可以打开和卡紧在有电流流过的导线上。电压会按照某个比率产生在端口。只有高于某些频率的交流电流才能被准确的测到。ACcurrentprobeactasacurrenttransformerwhichthecorecanbeopenedandclampedonacurrentcarryingconductor.Avoltagewillbedevelopedattheterminationatcertainratio.OnlyACcurrentabovecertainfrequencycanbemeasuredaccurately.4.1 使用注意事项/Precautioninuse交流电流探头不能用来测量低频电流波形。(例如TektronixP6021﹐10mA/mV文件3dB的截止频率点为120Hz﹐2mA/mV档为450Hz)。ACcurrentprobeshallnotbeusedtomeasurelowfreqeuncycurrentwavform.(e.g.TektronixP6021,3dBpointis120Hzat10mA/mV,450Hzat2mA/mV).对于P6021﹐电流波形峰值不能超过15Amp。Currentwaveformshallnotexceed15AmppeakforP6021.5. 数字式电压表/DVM5.1 直流电压测量/DCvoltagemeasurement基本功能是将直流电压转换成容易读出的数字显示。根据精密的需求分为﹐三位半﹑四位半﹑五位半数字显示或更多位显示的。ThebasicfunctionistoconvertaDCvoltageintoadigitaldisplaywhichcanbereadeasily.Dependingonaccuracyrequired,31/2digit,41/2digit,51/2digitdisplayormoreisavailable.有相对较高的准确性﹐例如三位半数字显示精确度0.1%﹐四位半的为0.03%。Accuracyisrelativelyhigh,e.g.0.1%for31/2digit,0.03%for41/2digit.数字式电压表通常有10兆欧的输入阻抗。当测量高阻抗电路时﹐可能会有影响。DVMusuallygotaninputimpedanceof10Mohm.Theremaybeloadingeffectwhenmeasuringhighimpedancecircuit.5.2 直流电流测量/DCcurrentmeasurement对于直流电流测量﹐在电流通道串联一电流分流器﹐将电流转换成直流电压信号。ForDCcurrentmeasurement,acurrentshuntisplaceinseriesinthecurrentpathandconvertthecurrenttoaDCvoltagesignal.5.3 交流测量/ACmeasurement对于交流电压测量﹐利用有效值转换电路或精密整流器电路将交流信号转换成直流电压。ForACvoltagemeasurement,anrmsconvertercircuitoraprecisionrectifiercircuitconverttheACsignalintoaDCvoltage.有两种类型的交流电压表。一种是真正的有效值响应﹐例如GDM8145。另一种是平均值响应﹐但显示为正弦波的有效值﹐例如GDM8135。这种平均值响应特性不适合于开关电源稳压器的交流输入电流的测量﹐因为电流并非是正弦波。Thereare2kindofACvoltmeter.OneistrueRMSresponding,e.g.GDM8145.TheotherisaveragerespondingbutcalibratedtodisplayRMSreadingforsinewaveonly,e.g.GDM8135,thisaveragerespondingcharacteristicisnotsuitableformeasurementofswitchingpowersupplyinputACcurrentwhichisnotsinusoidal.通常﹐一般用途的DVM表只有测量从50Hz到10KHz的交流较为精确。UsuallyACmeasurementisaccuratefrom50Hzto10KHzonlyforgeneralpurposeDVM.5.4 电阻测量/Resistancemeasurement对于电阻的测量﹐数字式电压表会送出一个小电流并且测量表笔两端的电压﹐因此电阻的引脚电阻也被包含在内。对于大阻值电阻﹐其引脚电阻是可忽略的。Forresistancemeasurement,theDVMwillpumpoutasmallcurrentandmeasurethevoltageacrossthe2terminals,sotheresistanceofthe2leadisincluded.Forhighresistancemeasurement,theleadresistanceisnegligible.数字式电压表在测量低于20奥姆的电阻时﹐会因为引脚的电阻而使测量不准确。除非它是一个四线奥姆表。DVMisnotaccurateinmeasuringresistancebelow20ohmduetotheleadresistance,unlessitisa4wiredohmmeter.低阻值的测量也可以通过流过的电流﹐并且用Kelvin接触法测量电压﹐用电压除以电流的方法来计算阻值。LowresistancemeasurementcanalsobedonebypumpingacurrentthroughtheresistorandmeasurethevoltageacrossitwithKelvincontactmethod,thenuseV/Itocalculatetheresistance.5.5 使用注意事项/Precautioninuse通常红﹑黑端对地来说是浮动的。然而﹐在黑端与地之间有高电容。因此黑端不能接在有变动高电压的点上。Usuallyboththeredandblackterminalarefloatingwithrespecttoearth.However,thereishighcapacitancebetweenblackterminalandearth.Sotheblackterminalshallnotbeconnectedtonodeswithhighvoltageswing.最大电压限额的处理﹐例如GDM8135。Takecareofmaximumvoltagelimit,e.g.GDM8135.直流电压﹕最大为1200V。/DCvoltage:1200Vmaximum.交流电压﹕最大为1000V。/ACvoltage:1000Vmaximum.共模电压﹕峰值为1200V或者最大有效值为500V。(不要将黑端接到和安全地超过500Vrms的电压上)Commonmodevoltage:1200Vpeakor500Vrmsmaximum.(donotconnecttheblackterminaltoanyvoltagehigherthan500Vrmswithrespecttosafetyearth.)6. 有效值表/RMSmeter有效值表用来测量高频的交流电压(>10KHz)﹐在该频率上普通数字式电压表会不准确。RMSmeterisusedformeasuringhighfrequencyACvoltage(>10KHz)whichordinaryDVMbecomesinaccurate.6.1 原理/Theory热效应有效值--直流转换器﹐频率响应可高达10MHz。ThermalRMS-DCconverter,frequencyresponsecanbeveryhigh,upto10MHz.模拟计算方法﹐利用对数--平方--反对数。频率响应较差﹐这种类型的IC较为普遍。Analogcalculationmethod,uselog-square-antilog.Frequencyresponseisnotsogood.ThistypeofICismorecommon.6.2 使用注意事项/Precautioninuse对于Fluke8921A﹐红黑两端对大地来说是浮动的。然而﹐黑端与地之间有很大电容。因此黑端不能接到有变动高电压的一端。ForFluke8921A,boththeredandblackterminalarefloatingwithrespecttoearth.However,thereishighcapacitancebetweenblackterminalandearth.Sotheblackterminalshallnotbeconnectedtonodeswithhighvoltageswing.最大电压限额的处理﹐例如Fluke8921A。Takecareofmaximumvoltagelimit,e.g.Fluke8921A.差模电压﹕最大为700Vrms。/Differentialvoltage:700Vrmsmaximum.共模电压﹕最大为500Vrms。/Commonmodevoltage:500Vrmsmaximum.适合有效值表测量的范围﹐/SuitablefortrueRMSmeasurementfrom,当选择交流+直流﹐从直流到20MHz(3-5%的误差)。/DCto20MHzwhenAC+DCisselected(3-5%error).当选择交流﹐从20Hz到20MHz(0.5-5%的误差)。(误差跟频率和振幅有关)/20Hzto20MHzwhenACisselected(0.5-5%error).(errordependonfrequencyandamplitude)7. 功率表/Powermeter功率表用来测量开关电源的以下四个参量。Powermetercanbeusedtomeasurefollowing4parameterstoaswitchingpowersupply.输入电压的有效值/RMSinputvoltage.输入电流的有效值/RMSinputcurrent.真实的输入功率/Trueinputpower.输入功率因子/Inputpowerfactor7.1 原理/Theory功率表是通过将瞬间的输入电压和输入电流相乘﹐然后取平均值来得到真实的输入功率。Powermetermeasuretruepowerbymultiplying(analogmultiplication)theinstantaneousinputvoltageandinputcurrent,theproductisthenaveragedout.通常有四个端口﹕两个为输入电压﹐两个为输出负载(至测试中的开关电源)Usuallythereare4terminals:2forinputvoltage,2foroutputload(toswitchingpowersupplyundertest).输入电压和输出负载的高端在功率表内短接﹐输入电压和输出负载的低端在功率表内部通过一个电流测试电阻连接在一起。因此电压和电流都能测量。TheHiterminalsofinputvoltageandoutputloadareshortedinsidepowermeter,theLoterminalsofinputvoltageandoutputloadareconnectedbyacurrentmeasuringresistorinsidepowermeter.Thusboththevoltageandcurrentcanbemeasured.8. 温度表/Thermometer温度表用来测量温度。大多数的数字温度表都配用K型的热电偶。Thermometerisusedfortemperaturemeasurement.InmostcaseadigitalthermometerplusK-typethermalcoupleisused.8.1 原理/Theory热电偶是由末端相连的两块不同材质的金属组成。如果两个连接点维持不同的温度﹐那么会产生一个emf(电动势)﹐温度差别越大﹐产生的emf就相应越强。Athermocoupleismadeof2differentmetalsjointateachend.Ifthe2junctionsaremaintainedatdifferenttemperaturesanemf(electromotiveforce)isdeveloped,thegreaterthetemperaturedifferencethehighertheemfgenerated.实际应用中﹐热电偶的一个末端扭在一起﹐粘于被测设备上﹐另一端分开连接到数字温度计上。数字温度计本身保持在一个已知的温度上(有个内部的部件可以测量这个已知的温度)。测量到的emf转换成温度差别。这样﹐设备温度=温度差别+数字温度计自身温度。Inpracticeoneendofthethermocoupleistwistedtogetherandattachedtothebodyofadevicetobemeasured,theotherendisseparatedandconnectedtoadigitalthermometer.Thedigitalthermometerismaintainedataknowntemperature(thereisaninternalcomponenttomeasurethisknowntemperature),theemfmeasuredisconvertedintoatemperaturedifference.Then,devicetemperature=temperaturedifference+digitalthermometertemperature.8.2 使用注意事项/Precautioninuse热电偶的测试末端应对风屏蔽。Themeasurementendofthermalcoupleshallbeshieldfromwind.如果测量设备很小﹐热电偶的热传导效应显著﹐则测量的温度会较低。Ifthemeasuredeviceissmall,theheatconductioneffectofthermalcouplesignificant,measuredtemperaturewillbelower.热电偶必须连续的连接在测量设备与温度计中。如果中间有其它节点﹐则该节点的温度必须与数字温度计本身的温度相同。Thermalcouplemustbecontinuousfromthemeasureddevicetothedigitalthermometer.Ifotherjunctionsareinsertedinbetween,thosejunctionsmustbeatsametemperatureasthedigitalthermometer.9. 电子负载/Electronicload电子负载是用来作为一个可调负载。/Electronicloadisusedasanadjustableload.9.1 操作模式/Modeofoperation电子负载可以设置为恒流﹐恒阻和恒压模式。Electronicloadcanbesetforconstantcurrent,constantresistanceandconstantvoltageoperation.恒流模式(CC)﹕/Constantcurrentmode(CC):通常能够调节两个电流。从一个电流转换到另一个电流只需简单的一个按钮﹐或者在一个可以调节的频率下自动切换。这种模式很方便用来开关电源的动态负载测试。当开关电源处于恒流模式﹐则不可以使用电子负载的恒流模式。否则﹐电子负载只能是完全导通或完全截止﹐直到开关电源改变到恒压模式。Usually2currentscanbepreset.Changingfromonepresetcurrenttoanothercanbesimpleaspressingabutton,orswitchautomaticallyatanadjustablefrequency.Thismadeitveryconvenientfortestingperformanceofswitchingpowersupplyatstepload.CCmodecannotbeusedwhenpowersupplyundertestisoperatinginCCmode.Otherwiseelectronicloadwillbeeitherfullyonorfullyoffuntilpowersupplychangetoconstantvoltagemode.恒压模式(CV)﹕/Constantvoltagemode(CV):在这种模式中﹐电子负载相当一个可变的稳压管。当开关电源处于恒压模式﹐则不可以使用电子负载的恒压模式。否则﹐电子负载只能是完全导通或完全截止﹐直到开关电源改变到恒流模式。Prodigit的电子负载没有恒压模式。Inthismodetheelectronicloadbehaveasavariablezener.CVmodecannotbeusedwhenpowersupplyundertestisoperatinginCVmode.Otherwiseelectronicloadwillbeeitherfullyonorfullyoffuntilpowersupplychangetoconstantcurrentoperation.Prodigitelectronicloaddonothaveconstantvoltage