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横河示波器应用于开关损耗测试方案详解(基础篇)

2019-11-28 来源:YOKOGAWA横河 阅读量 :
通常功率电子电路包括功率电路和控制电路,功率电路由功率器件(MOSFET、IGBT等)、电感和电容等组成,控制电路是用来控制驱动电路的。

开关”与“损耗”


开关电路具有几个显著的特点:

- 小巧、轻便、高效

- 在较宽的电压和电流输出范围内仍具有较高的精度

- 负载变化时仍能保持较好的稳定性


人类社会要向着高效、节能、环保的方向前进,离不了开关电源技术和变频技术的发展。开关模式电源(Switch Mode Power Supply,简称SMPS),是一种高频化电能转换装置,不同于线性电源,开关电源利用的切换晶体管多半是在全开模式(饱和区)及全闭模式(截止区)之间切换,这两个模式都有低耗散的特点,切换之间的转换会有较高的耗散,但时间很短,因此比较节省能源,产生废热较少。


在社会需求的推动下,开关电源每年以超过两位数的增长率向着轻、小、薄、低噪声、高可靠、抗干扰的方向发展。我们周围各种各样的电子产品,都蕴含了这一技术:变频空调、变频荧光灯、冰箱、马达、音响和UPS等。这些电子产品的主控板都有微处理器,微处理器主要用来判断负载条件,实现最优控制。除了微处理器以外,主控板上还有许多电容、滤波器、变压器、功率模块等器件以及驱动电路。

通道去延迟方法

由于测量电压/电流使用不同类型的探头,会对波形造成时间偏移,测量结果明显偏高或偏低,而器件的开关速度越快,偏移的影响就越明显。偏移校正夹具可以直接校正电压探头和电流探头之间的时间偏移。其基本原理是夹具产生一组相位差为零的电压和电流的脉冲信号同时作用在电压和电流探头上,通过示波器观察脉冲信号经过探头后的时间偏移,并在示波器上校正偏移时间。

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导通损耗测量方法


导通状态下由于开关管导通电阻R(on)很小,通常毫欧级别,导通状态下能量损耗相对较小,Vds较小,考虑到示波器8bit的分辨率,大量程下误差超过实际电压值,因此使用常规UI测量方式误差非常大。

DLM3000的电源分析功能针对导通状态下小电压测量困难的问题,给出了三种导通损耗测量选项,可以根据实际情况,选择合适的运算方式。


① U×I :使用测量值(U,I)


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② RDS(on)×I2:使用开关器件导通电阻(RDS(on))以及测量值(I)


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③ VCE(sat)×I:开关器件集电极-发射级饱和电压VCE(sat)以及测量值(I)

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