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圖文解說開關電源測試

摘要： 開關電源是一種高頻開關式的能量變換電子電路，常作為設備的電源供應器，常見變換分類有：AC-DC、DC-DC、DC-AC 等。

關鍵詞： 開關|穩壓開關電源測試分立器件

Abstract：

Key words :

一、開關電源工作原理

1、開關電源是一種高頻開關式的能量變換電子電路，常作為設備的電源供應器，常見變換分類有：AC-DC、DC-DC、DC-AC 等。

2、開關電源原理框圖

（1）市電進入電源后，首先經過是最前級的EMI 濾波電路部份，EMI 濾波的主要作用是濾除外界電網的高頻脈沖對電源的干擾，同時還有減少開關電源本身對外界的電磁干擾。實際上它是利電感和電容的特性，使頻率為50Hz 左右的交流電可以順利通過濾波器，而高于50Hz 以上的高頻干擾雜波將被濾波器濾除。

（2）經過EMI 濾波，所得到較為平整的正弦波交流電被送入前級整流電路進行整流，整流工作都由全橋式整流二極管來擔任。經過全橋式整流二級管整流后，電壓全部變成正相電壓。不過此時得到的電壓仍然存在較大的起伏，這就必須使用高壓濾波電容進行初步穩壓，將波形修正為起伏較小的波形。

（3）把直流電轉化為高頻率的脈動直流電，這一步由控制電路來完成。輸出部分通過一定的電路反饋給控制電路，控制電路用來調整高頻開關元件的開關時間比例，以達到穩定輸出電壓的目的。控制電路目前已集成化，制成了各種開關電源用集成電路。

（4）把得到的脈動直流電，送到高頻開關變壓器進行降壓。再由二極管和濾波電容組成的低壓濾波電路進行整流和濾波就得到了設備上使用的純靜的低壓直流電。

3、開關電源特點：

（1）開關電源是一種非線性電源，體積和重量輕。

（2）功率晶體管工作在開關狀態，晶體管上的功耗小，轉化效率高。

二、開關電源測試方法

1、測試項目：環路增益、輸出阻抗、輸出紋波、開關噪聲等

2、環路增益測試：

開關電源電路可以看作是一個簡單的反饋控制系統

一個負反饋回路，當GH=-1 的時候會產生自激(GH 稱為開環增

益)。分解為:幅度條件：|GH|=1、相位條件：GH 的相位Φ=-180º
開環特性是一個很重要的參數，表征反饋系統的穩定性。通常用增益裕量和相位裕量來表示：
增益裕量：Φ=-180º時，0-Gain(dB)
相位裕量：Gain=0 時，Φ-（-180º）

通常用波特圖來表示

在測試開環特性時，開關電源應工作在閉環狀態，以保證系統狀態的穩定。測試方案如下：

（1）測試設備：

4395A、41802A*2（50ohm 到1Mohm 轉接頭）、10441B*2（探頭）、9100－0855（變壓器）

（2）測試框圖：

開關電源的輸出加電子負載；誤差放大器的輸入端通過41802A 1 MΩ 輸入適配器和10441B探頭連接到4395A 的R 端口上；開關電源輸出通過41802A 和10441B 連接到4395A 的A 端口；4395A 的射頻輸出通過變壓器加到誤差放大器的輸入和開關電源輸出端。R 通道用來測量注入到環路的信號，A 通道用來測量環路的輸出信號。A/R 就是環路的開環特性。為保證測量的準確，在測試之前需要進行直通校準。

（3）測試中的注意事項：

A、為了將射頻能量有效注入到被測件，變壓器的阻抗不能明顯低于4395A 射頻輸出端口阻抗（50ohm）；變壓器在測試頻率范圍內不能有諧振點，應該表現出感性，以有效注入信號。對變壓器特性的測試可以用阻抗分析儀和16047E 測試夾具：

B、4395A 的射頻輸出信號即不能太大也不能太小，信號太小測到都是噪聲，太大則反饋回路飽和。信號的大小取決于變壓器，飽和情況取決于每一個開關電源，以此沒有一個固定值。

可以在測量的時候改變激勵功率，看A/R、A、R 來確定一個合適的激勵功率。

（4）測試結果讀取：

A、通常會在full load、half load、zero load 幾種情況下測量；

B、相位要在unwrap 下讀取

C、增益裕量：A/R 的相位為0 時的環路增益

相位裕量：環路增益為0dB 時相位值