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开关损耗测试-去延迟

2024-03-30


开关电源已成为当下直流电源的主流,它不仅能够轻松应对负载变化,还能明显提升能源利用效率,一举两得!而开关电源技术背后的奥秘,就在于其巧妙运用了MOSFET与IGBT等功率半导体开关元器件。这些神奇的元器件,开关速度快如闪电,还能轻松应对电压波动尖峰的挑战。在打开和断开状态切换时,它们能以极低的能量消耗产生较高的效率,同时保持较低的发热温度。



传输延迟差


开关元器件的优劣性,很大程度上决定了开关电源的整体性能。对于使用数字示波器精准测量开关电源的工程师来说,测量MOSFET开关元器件的漏极与源极间的电压和电流,或是IGBT集电极与发射极间的电压,就显得极为重要。通过测量测试,我们能够更好地了解元器件的开关损耗、平均功率损耗等关键指标,为电源性能提升提供有效方案。


在测试程中,我们的测试测量工具便是高压差分探头和电流探头。它们的连接方式如图1所示,一个测量电压,一个测量电流,共同测量出开关元器件的波形曲线。

图1:测量过程中电流探头与电压探头的连接方式


这两种探头本身所具备的传输延迟却会随着时间的推移以延迟差的形式影响着相关测试的精确度,变化如图2所示,其中功率是电压和电流的乘积,功耗是功率对时间的积分。在实操过程中我们一定要消除高压差分探头和电流探头的传输延迟,才能更精确的测量开关损耗。

图2传输延迟差与测量结果的关系示意图


在完成去延迟操作之前我们需要选取一个可提供稳定时间差的电压、电流信号作为测量的标准源。在这个过程中横河701936同步信号源是一款理想的选择,其外观如图3所示。使用USB供电的横河701936同步信号源可通过USB接口与示波器直连,用示波器供电端口直接供电;同时横河701936支持多种类型的钳式电流探头,如Yokogawa 701930和701931,还支持用户在测量时施加1A的信号源以便于完成更大范围的电流测量;此外用户还可使用701936以及0.1A的供电电流可移动线圈实现对AEM、LEM和部分离核心Hitec的直通型CT测量。

图3:横河去延迟校正信号源 701936



横河探头去延时操作

如何使用横河701936进行去延迟操作

首先,需将电压探头与电流探头按照图4所示连接,并使用USB为701936去延迟电路板供电;随后需在示波器端进行设置,并捕捉电压电流信号的下降沿。如使用横河DLM系列示波器,就可以直接在对应电压/电流通道中的探头设置内手动完成去延迟操作。

图4:电压探头与电流探头连接以及去延迟示意图


试工程师使用小电流端口I1图片左图红色线缆连接的红色接头端,则需将电压电流波形显示情况调整至图5。

图5:接入小电流端口时电压电流波形调整标准图


测试工程师使用大电流端口I2图片左图电路板上的孔洞端,则需将电压电流波形调整至图6所示。

图6:接入大电流端口时电压电流波形调整标准图



以上就是本期去延迟教程,请各位查收。如

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