如何使用示波器验证电源与时间相关的各项指标

发布者:梦幻微笑最新更新时间:2021-05-21 来源: eefocus关键字:示波器  电源  时间  指标 手机看文章 扫描二维码
随时随地手机看文章

是德科技电源部分的功能性测试主要项目包括:输出纹波及噪声、过压保护截止时间、电源开启以及关闭延时、电源上、下编程时间、瞬态响应恢复时间等。


1. 输出纹波及噪声

理想的直流电压应该是随时间变化恒定不变的固定值,但是很多时候它是通过交流电压整流、滤波后得来的,由于滤波不干净,就会有剩余的交流成分,即使是用电池供电也会因负载的波动而产生波纹。所以直流电源的输出中夹杂的交流成分,从而使输出偏离了我们所希望的电压和电流。通常将该交流成分定义在一个特定的带宽范围内 (20 Hz–20 MHz),表征为输出噪声。


我们以E36311A电源为例,用示波器MSOX3054A测试这台电源的纹波噪声,由于我们现有表笔是 10:1的,引线也有干扰,通用示波器的本底噪声约为 1-2 mV, 这样,纹波信号基本上全被淹没了,所以必须用1:1的探头,实际操作中我们使用鳄鱼夹线缆代替 1:1的探头。最理想的方法是有额外的差分放大器将输入的纹波放大后进行测量,以确保有足够好的信噪比,但受限于实验室条件,这次实验仅能的表征是德电源的纹波范围。


示波器的耦合方式设置为 AC 耦合,打开带宽限制,垂直分辨率调试成 4mv/格,按下 MEAS键得到峰峰值为 1.31mv,交流有效值为 371uv。


需要注意的是电源的纹波指标测量,需要加上负载,在最高输出状态下测量值,在测试过程中关掉其他测量仪器,将鳄鱼夹的线双绞在一起可以有效降低测量过程中的噪声信号。


这台电源给出的指标是 2mV峰峰值,有效值为 350uVrms,实际测试的性能一般相对会更好一些,性能好的电源纹波在输出几十伏时能达到几百个微伏,一台纹波大的电源可能会有几百毫伏,噪声大的电源除了会降低电源的效率,还会造成电源输出不稳定,比如当用纹波指标不好的电源测试数字电路,有可能会干扰数字电路的逻辑关系,影响其正常的工作。或者在给一些芯片供电时,纹波大的电源会造成芯片不稳定,功能下降,长期工作易导致芯片损坏。


2. OVP过压保护截止时间

由于开关电源本身失控或者其他原因可能会使输出高于允许额定电压值从而导致负载损坏。性能优良的电源通常应该设有过压,过流保护电路。所谓过压保护是指用户可以自行设置输出电压的上限值,过压保护电路必须在电源输出达到此值时,迅速将电源切断。我们测试的过压保护截止时间是说,从过压保护电路监测到电压输出达到保护值时到最终关断输出所需要的时间。


我们以 E3640A电源为例,示波器使用下降沿触发方式,注意触发模式需要设置为标准,因为在这种模式下,只有达到触发条件才会捕捉波形,使显示波形停留在我们想要的瞬间。当使用自动模式,示波器会一直刷屏,强制自己去触发。调整水平分辨率为 5ms/div,垂直分辨率1v/div。我们连接好测试线缆后,通过是德科技 command expert软件程控电源

图 1 实际发送的 SCPI 指令截图

设置电源 OVP 值为 3 V,当改变输出电压为 3.5 V,可以看到示波器上测试结果:

图 2 OVP过压保护截止时间实测截屏

通过光标测试功能,可以看出 OVP延时约460us。

一般性能优良的电源,OVP 响应时间是几十个微妙,所以可以有效的保护被测件,同样的是德很多电源有 OCP 的功能,即过流保护。当负载短路或者负载电流超过设定值时,对电源本身提供保护。


当然有些电源应用是说当客户使用 OCP 功能时,电源一上电就会有瞬间的浪涌电流导致电源保护关断,如果客户可以接受这个电流,是德有些电源这样的功能就是说可以通过设置 OCP 响应延迟,允许浪涌电流而不进行保护。


3.电源开启关闭延时

电源启动时间为电源供应器从输入接上电源起到其输出电压上升到 90% 为止的时间,以一输出为 5 V 的电源供应器为例,启动时间为从电源开机起到输出电压达到 4.75 V 为止的时间。保持时间为电源供应器从输入切断电源起到其输出电压下降到稳压范围外为止的时间,以一输出为 5 V 的电源供应器为例,保持时间为从关机起到输出电压低于 4.75 V为止的时间。


我们以 E3640A电源为例,用 MSOX3054A 测得结果如下

图 3 E3640A电源开启延时

图 4 E3640A电源关闭延时

输出开启延时约为 5.2 ms,输出关断延时 2.8 ms。这个特性也反映了电源的响应时间,在自动化测试中,很多客户对于电源的速度有很高的要求,E3640A 电源没有给出这个指标,但是通过测试,我们也可以大概知道电源输出响应的速度也是比较快的。


4.电源上编程,下编程时间

一般来说电源都会给出上编程和下编程时间的指标,所谓上编程时间,指的是电源带纯阻负载时,输出电压从额定电压 10% 上升到 90% 为止的时间,当然有些电源也会定义输出电压从 0输出至额定电压 +-1% 以内的时间,具体需要看各个电源的技术指标。


编程的速度取决负载的特性以及电源编程输出值的大小,所以上下编程的指标一般会定义为无负载或者满载条件下。一般来说,下编程输出电容只能通过负载电阻和内部电流源放电、在无负载时,输出电压以一定的的斜率跌落,在到达要求的新输出电压时停止下跌。如果连接的是满载,输出电压将较快地指数下降。


我们以 N6705C电源(电源模块是 N6752A )为例,使用电源连接至电子负载,设置电子负载 6060B 在 CR 模式,当调节电源电压变化时,用是德示波器 MSOX4154A 测试电源带满负载时的上编程时间和空载时的下编程时间。

图 5 N6752A 电源0-50V满载上编程时间

图5可以看到电源上编程时间为 1.3079ms,该电源 0~50V 上编程指标为 1.5 ms。

图 6 N6752A 电源0-10V满载上编程时间

图6可以看到电源上编程时间为 114.6 us,该电源 0~10 V上编程指标为 0.2 ms。

图 7 N6752A 电源 10V-0V 空载下编程时间

图7可以看到电源下编程时间为 175.6us,该电源 10~0V 下编程指标为 0.3 ms。

图 8 N6752A 电源 50V-0V 空载下编程时间

图 8 可以看到电源下编程时间为 818.2us,该电源 50~0V下编程指标为 1.3 ms。

随着电源应用的不断扩展,很多客户可能需要电源产生任意的波形模拟现实生活中的供电信号,尽可能还原产品在真实情况下的工作状态,这就需要电源作为带功率输出的任意波形发生器,输出一定频率的波形,此时就需要考虑电源的编程时间是否够快,电源产生波形的带宽是受制于电源的编程速度。


5.瞬态响应恢复时间

当负载吸收电流发生跳变的瞬间,就会造成电源输出端的电压瞬间偏离设定值。电源从开始变化开始,恢复到负载改变前设定电压的一定范围之内所需要的时间就是电源瞬态响应恢复时间。


瞬态特性是电源本身固有的特性。电源内部有很多的储能元件,电压的调整需要从输出回读、比较标准电压、调整开关占空比等一系列过程。提高控制回路的速度,可以提供更短的瞬态响应时间。但有可能造成输出非常不稳定,甚至出现振荡,因此,具备快速瞬态响应能力的电源,通常为了保证输出质量,就必须采用一些更为先进的技术,从而提升了成本和价格。


比如在做手机测试时,需要用电源模拟手机电池给手机供电,来测试手机在各种工作模式下的电流电压特性,假设手机从待机状态到呼出状态,相当于负载电流变大,此时由于瞬态特性,电源电压会瞬间降低,再恢复到设置值,那么当降低的电压过大或者恢复时间太慢都会导致手机内部芯片认为电池电压不够而导致手机关机而无法进行测试,所以在进行手机测试时,需要瞬态响应性能优良的电源。


同样的,我们以 E3640A 电源为例,使用电源连接至电子负载,设置电子负载在 CR 模式,当调节负载变化时,用示波器测试电源瞬态响应时间。

图 9 E3640A 电源瞬态响应特性

图9和图10可以看到电源瞬态恢复时间为 50.16 us,跌落电压幅值约 27 mv。下图为电源瞬态恢复时间为 50.16 us,过冲电压幅值约 22.68 mv。


这台电源给出的指标是瞬态恢复时间为50 us,是德专门做移动通信测试的电源 66319D 的瞬态响应时间为 20 us,也就是说瞬态恢复时间更快,这也是为什么手机测试电源的客户会非常关注这个指标。

图 10 E3640A 电源瞬态响应特性

通过以上的实验,让我们对于是德的电源性能更加有信心,为日常的工作中提供更加稳定的测试保障。同时也可看出是德的示波器其清晰细腻的可视界面,方便易用的测量功能,以及快捷的图片保存功能。


同时,如果您想获得更复杂的电源测量功能,是德的示波器也能帮助您。以是德科技的 3000X系列示波器为例,您只需安装一个功率测 DSOX3PWR选件,就可以帮你完成以下功能:

  • 输入线路分析

谐波电流
功率因数
有效/视在功率
波峰因数
相位角
根据 IEC61000-3-2(A、B、C 和 D 类)标准执行预先一致性测试
浪涌电流

  • 功率器件分析

开关损耗
dV/dt 转换速率
di/dt 转换速率

  • 调制分析

脉冲宽度/时间
占空比/时间
周期/时间
频率/时间

  • 输出分析

输出纹波

Keysight Command Expert 是一款免费的软件,可以在多种 PC 应用软件环境下提供快速方便的仪器控制能力。

  • 单击“试用和许可证”选项卡,下载 Command Expert 软件

  • 与 Excel、VEE、SystemVue、MATLAB、Visual Studio、Python 和 LabVIEW 紧密集成

  • 轻松查找、使用和浏览关于 SCPI、IVI-C 和 IVI-COM 和 http://IVI.NET 命令的完整文档

  • 简化从仪器检索测量数据的过程

查看可用的仪器命令集

关键字:示波器  电源  时间  指标 引用地址:如何使用示波器验证电源与时间相关的各项指标

上一篇:如何在不输入用户名和密码的情况下使用是德科技示波器?
下一篇:示波器有哪些鲜为人知的使用技巧?

推荐阅读最新更新时间:2024-11-12 19:58

意法半导体碳化硅数位电源解决方案被肯微科技采用
意法半导体碳化硅数位电源解决方案被肯微科技采用 用于高效率可靠的服务器电源供应器设计及应用 结合ST第三代碳化硅金属氧化物半导体场效晶体管、STGAP隔离驱动器和STM32微控制器技术,此图腾柱无桥式功率因数修正器(PFC)解决方案为一个即插即用的解决方案,满足数据中心之高阶服务器和电信通讯电源设计的需求 2024 年 3 月 29 日, 中国—服务横跨多重电子应用领域的全球半导体领导厂商意法半导体(STMicroelectronics,简称ST;)宣布与高效能电源供应领导厂商肯微科技合作,设计及研发使用ST被业界认可的碳化硅(SiC)、电气隔离和微控制器的服务器电源参考设计技术。 该参考方案是电源设计数位电源转换
[电源管理]
意法半导体碳化硅数位<font color='red'>电源</font>解决方案被肯微科技采用
LED驱动电源在2014年的重点发展方向
  2014是农历马年,对于LED驱动 电源 市场来说,注定是一个万马奔腾的年份。这一年,LED通用照明将会进入寻常百姓家,预计增长规模超过100%,并且在未来三年到五年都将持续增长。大家都知道,驱动是LED光源的心脏,同时又是LED光源的最脆弱部分,因此,如何做好一个LED驱动电源,实在是做好一个LED光源的前提。   对以下几个电源的重要指标有着不同的理解,希望跟大家分享,能够让大家看清楚未来LED驱动的发展方向:   1)转换效率(Efficiency);LED光源作为新兴的光源,追求单位功率的发光效率是必然趋势,而高光效的实现第一靠LED本身的光效提高,第二就要靠驱动电源AV/DC转换效率的提高。在现有的技术上,LEDs短
[电源管理]
教你如何实现高效小型化的开关电源设计方案
引言   开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关晶体管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源。从上世纪90年代以来开关电源相继进入各种电子、电器设备领域,计算机、程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源。随着电源技术的发展,低电压,大电流的开关电源因其技术含量高,应用广,越来越受到人们重视。在开关电源中,正激和反激式有着电路拓扑简单,输入输出电气隔离等优点,广泛应用于中小功率电源变换场合。跟反激式相比,正激式变换器变压器铜损较低,同时,正激式电路副边纹波电压电流衰减比反激式明显,因此,一般认为正激式变换器适用在低压,大电流,功率较大的场合。   系统总体框图   一种高效小型化的开关电
[电源管理]
教你如何实现高效小型化的开关<font color='red'>电源</font>设计方案
MC34063A构成的供电电源电路
利用芯片MC34063A外接简单元件构成降压电路,输出5 V电压为单片机ATMEGA16提供电源,电路如图所示。  图 单片机供电电源电路 其中R1为限流电阻、C1为定时电容、C2为输出滤波电容、R2和R3为设定输出电压大小的电阻,计算公式如式(1)所示。Rst为限流电阻,当限流电阻的电压达到330 mV时,电流限制电路开始工作。计算公式如式(2)所示,其中IMax_out为最大输出电流。
[单片机]
MC34063A构成的供电<font color='red'>电源</font>电路
开关电源组成及工作原理
  电源是各种电子设备必不可缺的组成部分,其性能优劣直接关系到电子设备的技术指标及能否安全可靠地工作。由于开关电源内部关键元器件工作在高频开关状态,功耗小,转化率高,且体积和重量只有线性电源的20%~30%,故目前它已成为稳压电源的主流产品。   一、开关电源的组成   开关电源大至由主电路、控制电路、检测电路、辅助电源四大部份组成(见图)   1、主电路   冲击电流限幅:限制接通电源瞬间输入侧的冲击电流。   输入滤波器:其作用是过滤电网存在的杂波及阻碍本机产生的杂波反馈回电网。   整流与滤波:将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电。   逆变:将整流后的直流电变为高频交流电,这是高频开关电源的核心部分。   输出整流与滤波
[电源管理]
使用示波器探头时需要注意事项
  1、操纵前要认真阅读阐明书,不要以为简朴,不按阐明书操纵;   2、测试时要准确地毗连和断开,不要随意断开和毗连:在毗连探头到测试电路前,先要毗连探头输出到示波器上;并且在没有毗连探头到示波器前,不要毗连探头输入和接地端到测试电路;   3、要细致全部终真个额定值和标志,不要凌驾终真个额定值利用探头,不然会导致电击或火警的变乱产生,这些额定值和标志可查阅产物利用阐明书得知;   4、要在示波器或探头宁静密闭时测试,不要在他们没有盖板或面板等袒露情况下测试,尤其在电源打开时不克不及触摸袒露的部位和元件。   5、要在宁静得到保障的情况下操纵,不要在有可疑的妨碍时强行操纵。现实事情中要是猜疑示波器探头有毁伤,让及格的维修职员先辈行
[测试测量]
基于电力操作电源智能电池巡检系统的设计
引言   电力操作电源监测系统是随着电力系统自动化运行而产生的,该系统可以对变电站中的交流供电电源、直流控制电源、备用操作电源以及开关状态等进行参数监测、故障报警等操作。从而及时地发现电力系统的异常情况,提前做好防范以保证电力系统连续可靠地运行。同时,当电力系统出现故障时为继电器以及断路器等二次设备提供备用操作电源,对设备进行保护。   电池巡检仪是备用电源的检测装置,主要的功能是对单体电池的电压、温度、容量等参数进行检测,提供充电控制以及故障报警等功能,从而可以合理地控制电池,延长电池使用寿命,提高系统的可靠性。   电源监控系统起步于80年代末,当时它只能监控一个独立的直流供电系统或一个局(站),且电源监控水平不高,可靠性
[单片机]
基于电力操作<font color='red'>电源</font>智能电池巡检系统的设计
示波器并非千篇一律:ADC 和低本底噪声为何至关重要
作者:是德科技产品营销经理 Michelle Tate 在工程领域,精度是核心要素。无论是对先进电子设备执行质量和性能检测,还是对复杂系统进行调试,测量精度的高低都直接关系到项目的成功与否。这时,示波器中的垂直精度概念就显得尤为重要,它衡量的是电压与实际被测信号电压之间的一致性。而要实现高垂直精度,关键在于两个因素:一是模数转换器 (ADC) 的位数,二是示波器的本底噪声。 ADC 位数的作用 示波器的横轴代表时间基准,通常以s/div来表示,而纵轴则表示电压,以V/div为单位。垂直精度关乎示波器所显示的信号电压的精确程度,这对于直观地显示电信号的波形和特征以及实现精确的测量都至关重要。简而言之,示波器屏幕上读取
[测试测量]
<font color='red'>示波器</font>并非千篇一律:ADC 和低本底噪声为何至关重要
小广播
最新测试测量文章
换一换 更多 相关热搜器件
随便看看

 
EEWorld订阅号

 
EEWorld服务号

 
汽车开发圈

电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2024 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved