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开关电源的主要测试点

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heimei868
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LV4
初级工程师
  • 2018-6-26 12:03:28
调试开关电源时,除了用电压表测量控制电路中相关元器件引脚的电压外,更重要的是用示波器观测相关的电压波形,以便判断开关电源是否处于最佳工作状态。
这次主要讲解示波器测试点的选择。
例如,测试点为PWM控制芯片的输出引脚时,可用示波器同时测量驱动脉冲的幅度和占空比这两个重要参数。

测试点的选择非常重要,测试点选择合理,既可以保证调试安全,又可以反映出开关电源的工作状态,能够简化调试过程。
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开关电源的测试点选择如图7-3-1所示。测试点TP1为MOSFET功率开关管的漏极,TP2为开关管的源极,Rs为电流取样电阻,TP3是初级一次高压回路的负极。
我们可以将TP1、TP2这两个测试点连接到双踪示波器的两个输入通道(CH1和CH2),同时观察两点的电压波形。
此时两个探头的接地端要同时连接到一次输入直流回路的负极,即TP3位置。实际测量时,可将探头的接地夹直接夹在Rs的接地引脚上。

从TP1可以看到功率开关管的漏极电压波形,这个波形能够反映出漏极尖峰电压、输入直流高压、二次反射电压、开关管导通压降及导通与截止时间等信息。
在单端反激式开关电源中,功率开关管的漏极电压波形如图7-3-2所示。

从TP2可以看到功率开关管的源极电压波形,这个波形是取样电阻Rs上的电压波形,能够反映出漏极电流及导通与截止时间等信息。
功率开关管得漏极电流波形如图7-3-3所示。
该波形反映出开关电源工作在电流连续模式。每个周期中,开关管导通时,漏极电流从最小的起始电流开始上升。
开关管关断前,漏极电流到达最大值。
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TP1和TP2这两个测试点很关键,基本能够反映出开关电源的工作状态和有无故障。
在调试过程中,要特别注意这两个测试点的波形。
在逐渐升高输入交流电压时,如果发现峰值电压或者峰值电流超过设计范围,应该立即关闭电源,查找原因,以防功率开关管的损坏。

有时,为了观测高频变压器初级一次绕组的电流波形,还可以在一次绕组串联取样电阻。
一次回路电流的取样电路如图7-3-4所示,这时的测量状态就是之前文章谈到的“浮动”测量。
理论上讲,取样电阻串联在初级一次绕组上端或者下端都可以;实际上,如果串联在一次绕组下端,见图中Rs1位置,测量时会在示波器接地线上产生浮动的高压脉冲。
这样做既不安全,也会产生较大的测量干扰和误差,还可能影响开关电源的正常工作。
正确的方法是将取样电阻串联在一次绕组上端,见图Rs位置,并且要在TP1端连接示波器探头的信号线,在TP2端连接探头的接地夹子。
这样,虽然一次回路电路波形是反极性的,但测量时的干扰和误差是最小的,对开关电源的正常工作没有影响。
可以通过示波器的反极性(INV)功能按钮,观看到正极性的一次电流波形。

特别说明:观测高频变压器初级电流波形时,示波器探头的接地夹子将与直流高压的正端连接。
示波器其他通道的探头及接地夹必须与相关电路断开,否则会发生短路或者损坏电路的元器件。
也就是说,观测初级一次回路电流波形时,只能使用一个通道,其他通道必须完全断开。
当使用内置隔离通道技术的示波器时,不存在这个问题。


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LV2
本网技师
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