用数字荧光示波器对功率损耗进行高精度分析(2)

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-06-28 原文发表时间:2007-06-29 人气:1

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图2 电压和电流信号的传导延迟

图3 图2 所示信号在用TDSPWR2功率测量的分析软件“自动偏移校正”后的情形

计算非周期性开关信号上的功率损耗

　　如果发射极或漏极有接地，测量动态的开关参数则较为简单。但需在浮动电压上测量差动电压。若需精确地鉴定并测量差动开关信号，最好使用差分探头。我们可通过霍尔效应电流探头查看穿过开关器件的电流，而无须干扰电路本身。此时便可用TDSPWR2的自动偏移校正功能，去除前面解释的传导延迟。

　　TDSPWR2 软件的“开关损耗”功能可自动计算功率波形，并根据捕获的数据测量开关器件的最小、最大和平均功率损耗。在分析开关器件的功率耗散时，这些数据非常有用。这些数据将显示为Turn on Loss(导通损耗)、Turn off Loss(关断损耗)和Power Loss(功率损耗)。在分析开关器件的功率耗散时，这些数据非常有用。如果知道了接通和断开时的功率损耗，便可着手解决电压和电流跃迁，以减少功率损耗。

　　在负载变化期间，SMPS的控制回路将变换开关频率以驱动输出负载。注意，当负载转换时，开关器件的功率损耗也随之变化。所产生的功率波形将是非周期性的。分析非周期性功率波形是一件非常冗长乏味的任务，而TDSPWR2的高级测量能力，可自动计算最小功率损耗、最大功率损耗和平均功率损耗，以此提供开关器件的有关信息。

负载动态变化期间的功率损耗分折

　　在实际运行环境中，电源有着持续的动态负载变化。所以测量中很重要的一步，是要捕获整个负载变化事件，并对开关损耗进行鉴定，以确保电源不因这些而过载。

　　当今，大部分设计人员都采用具有深度内存(2MB)和高取样速率的示波器，按要求的分辨率捕获事件。但随之而生的挑战，是如何分析各开关损耗点所生成的大量数据，因为它给开关器件造成了很大的应力。

　　TDSPWR2的HiPowerFinder功能可避免分析深度内存数据所带来的挑战。只需在范围内选择感兴趣的点，HiPowerFinder便可在深度内存数据内查找该点。找到该点后，可用TDSPWR2在光标位置周围放大，以详细观察其活动。这一功能，加上前面提及的开关损耗测量功能，可使用户迅速有效地分析开关器件的功率耗散情况。

计算电磁元件的功率损耗

　　另一种可减少功率损耗的方法与磁芯有关。从典型的AC/DC和DC/DC线路图来看，电感器和变压器是耗散功率的其他组件，因此不仅会影响功率效率，而且可造成热耗散。

　　电感器的测试通常采用LCR，LCR使用一正弦波作为测试信号。在开关式电源中，电感器将被加载上高压、高电流开关信号，但都不是正弦信号。因此电源设计人员需监视实际通电电源内的电感器或变压器的行为特征。故用LCR进行的测试，不能反映实际情况。

　　观察磁芯特征的最有效方法是通过B-H曲线，因为B-H曲线能迅速揭示电源内电感器的行为特征。以前，若需查看和分析B-H特征,设计人员须先捕获信号，然后在个人PC上进行进一步的分析。现在，用户可通过TDSPWR2直接在示波器上进行B-H分析，即时观察电感器行为特征。在做深入分析时， TDSPWR2还可在示波器上提供B-H图和捕获数据间的光标链接。

　　TDSPWR2的B-H分析能力还可在实际的SMPS环境中自动测量功率损耗。若需推导电感器或变压器的磁芯损耗，可在主磁芯或次磁芯上进行功率损耗测量。这些结果之差即是磁芯的功率损耗(磁芯损耗)。这些测量值可揭示功率耗散区的信息。

结论

　　 TDSPWR2分析软件具有开关器件功率损耗、HiPower Finder和B-H分析等关键功能，可快速提供开关式电源的各项测量值。如果与TDS5000系列、TDS7054或TDS7104型数字荧光示波器一起使用，用户不仅能迅速查找功率耗散区域，并能在动态情况下观察其功率耗散行为特征。

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