SMPS設備還有一個控制部分,包括脈寬調(diào)節(jié)器脈頻調(diào)節(jié)器和反饋環(huán)1。控制部分可能有自己的電源。圖1是簡化的SMPS示意圖,顯示了電能轉(zhuǎn)換部分,包括有源設備、無源設備和磁性元件。
SMPS技術采用金屬氧化物場效應晶體管(MOSFET)、絕緣柵雙極晶體管(IGBT)等功率半導體開關設備。這些設備開關時間短,能夠承受不穩(wěn)定的電壓峰值。同樣重要的是,它們消耗的能量很少,效率高,熱量低。開關設備在很大程度上決定了SMPS的整體性能。開關設備的主要測量包括:開關損耗、平均功率損耗、安全工作區(qū)域等。

準備好測量電源。
在準備測量開關電源時,必須選擇合適的工具,并設置這些工具,以便它們能夠準確、可重復地工作。當然,示波器必須具有基本的帶寬和采樣速率,以適應SMPS的開關頻率。電源測量至少需要兩個通道,一個用于電壓,另一個用于電流。有些設施也很重要,它們可以使電源測量更容易、更可靠。以下是需要考慮的部分:
開關器件的開啟和斷開電壓能在同一次采集中處理嗎?這些信號的比例可能達到10000:1。
電壓探頭和電流探頭是否可靠、準確?有沒有有效的方法來糾正它們的不同延遲?
探頭的靜態(tài)噪聲有沒有有效的降低方法?
儀器能配備足夠的記錄長度,以較高的采樣速度捕獲較長的完整工頻波形嗎?
這些特性是進行有意義、有效電源設計測量的基礎。
測量一次采集的100伏和100毫伏電壓。
為了測量開關器件的開關損耗和平均功率損耗,示波器必須分別確定開關器件斷開時的電壓。
在最高輸入電壓下,開關器件上的斷開狀態(tài)電壓(TP1和TP2之間)可能高達750V。在開啟狀態(tài)下,同一端子之間的電壓可能在幾毫伏到一伏左右。圖3顯示了開關器件的典型信號特性。
測試開關電源。
圖3.開關設備的典型信號。
為了準確測量開關器件的電源,必須首先測量斷開和開啟電壓。然而,典型的8位數(shù)字示波器的動態(tài)范圍不足以準確地收集開啟期間的毫伏信號和斷開期間的高電壓。為了捕獲信號,示波器的垂直范圍應設置為每分100伏。在此設置下,示波器可以接受高達1000V的電壓,以便在不使示波器過載的情況下收集700V的信號。使用該設置的問題是,最大靈敏度(可分析的最小信號范圍)變?yōu)?000/256,即約4V。
泰克DPOPWR軟件解決了這個問題,用戶可以在設備技術數(shù)據(jù)中RDSON或VCEsat值輸入圖4所示的測量菜單中。如果測量電壓在示波器的靈敏度范圍內(nèi),DPOPWR也可以用采集的數(shù)據(jù)計算,而不是手動輸入值。
圖4.DPOPWR輸入頁面允許用戶輸入RDSON和VCEsat的技術數(shù)據(jù)值。