開關(guān)電源測試小訣竅——如何正確使用示波器

在FAE的日常工作中經(jīng)常收到有用戶反饋：明明系統(tǒng)已經(jīng)正常運行，但是在測試量化波形數(shù)據(jù)時得到的結(jié)果卻不盡人意，為何會產(chǎn)生如此出入呢？問題可能出在測試方法和測試設(shè)備的使用上！

在全面排查是否為系統(tǒng)產(chǎn)品的問題之前（工作量巨大、耗時耗力），我們必須先檢查自己測試的環(huán)境、手段及方法，是否“測對了”？其中如何正確的選擇示波器的測試方法尤為重要！

本文主要為大家闡述示波器的三大關(guān)鍵指標及金升陽測試使用時謹遵的測試規(guī)范及相關(guān)注意事項。

一、如何根據(jù)示波器的關(guān)鍵指標來選擇合適的示波器

示波器作為常用的高精密測試儀器，它能夠把肉眼看不見的電信號變換成可視圖像，便于人們研究各種電現(xiàn)象的變化過程。示波器的正確使用至關(guān)重要，常有測試人員因參數(shù)設(shè)置錯誤導致“實測數(shù)據(jù)”與系統(tǒng)實際工作狀態(tài)大相徑庭，帶來不必要的麻煩。

示波器三大關(guān)鍵指標：帶寬、采樣率、存儲深度。

1、帶寬：指響應導致輸出幅度下降到70.7%（-3dB）時的頻率范圍。

隨高頻功率開關(guān)、整流器技術(shù)的不斷發(fā)展，電源工作頻率的不斷提高，目前市面上新興的GaN MOSFET、SiC MOSFET和SiC肖特基整流管等功率開關(guān)，開通、關(guān)斷時間不到5ns（開斷頻率超過200MHz），在工程測量過程中，為觀察此類快速變化的信號，需要足夠帶寬的測量系統(tǒng)，帶寬足夠不僅是示波器的帶寬，探頭的帶寬也要足夠。

金升陽常用差分探頭、示波器的帶寬為100MHz，可以滿足日常測試所需。帶寬越高，能采集到的被測信號高次諧波范圍越廣，被測信號失真越少，但探頭的帶寬并不是越大越好，帶寬越高，引入的頻率越多，進入噪聲信號也越多，以紋波噪聲測試示波器需開啟20MHz帶寬限制進行測量為例，就對帶寬進行了限制，同理當測試的低頻信號噪聲干擾過多時，也可在差分探頭（5MHz）或示波器上開啟帶寬限制。

2、采樣率：指每秒鐘可以采集的數(shù)據(jù)點個數(shù)，一般來說，示波器的采樣率指標都是指示波器工作時能夠達到的最高采樣率。

存儲深度=采樣率×采樣時間。是指示波器在屏幕上顯示一條波形時，其波形的數(shù)據(jù)個數(shù)，我們看到的示波器屏幕上顯示的波形，是由很多采樣點組成的，所有采樣點的個數(shù)，就是存儲深度。

存儲深度對測量會有什么影響？我們給示波器加上一個頻率為1KHz，幅值為2V的方波，用28M存儲深度的示波器，截取14S的信號，此時采樣率為2Msa/S放大2000倍，依然還是方波。

當用28K存儲深度的示波器，截取14S的信號，此時采樣率為2Ksa/S，放大2000倍，得到的波形失真。

從這個例子總結(jié)可知：相同采樣時間，采樣率越大，示波器的存儲深度越大，保存的波形可以看到更多的細節(jié)。在測試時應確保自己的采樣率足夠，避免采樣時間太長而導致波形失真。一般示波器滾動狀態(tài)下采集率最高可到達4MSa/s，觸發(fā)模式下可達到更高。

以金升陽大功率機殼LMF1000-20Bxx產(chǎn)品應力調(diào)試波形為例：

金升陽研發(fā)調(diào)試及產(chǎn)品驗測時通常采用的是4GSa/s高精度采集四通道示波器，真實展現(xiàn)產(chǎn)品高頻信號及瞬態(tài)工作數(shù)據(jù)，能夠全面地通過數(shù)據(jù)評估設(shè)計的可靠性。

二、示波器使用的注意事項

1、示波器接入新的無源探頭或插拔探頭使用，必須校準，否則測試結(jié)果不準（紋波測試結(jié)果誤差10mV以上），測量時需盡量使探頭地線短，探頭補償步驟如下：

①把探頭連接到一條垂直通道，隨后把探頭尖端連接到示波器方波參考信號上；

②觀察方波參考信號，調(diào)節(jié)補償電容。調(diào)節(jié)方式可見下圖

2、示波器與探頭需阻抗匹配。一般通用示波器在輸入端有1MΩ（一般電路）和50Ω（高速電路）的可切換匹配電阻，與探頭正確的匹配以減少被測電路的負載效應影響。

3、示波器電源線接地時，需避免使用普通探頭與由電力系統(tǒng)供電的產(chǎn)品直接相連，請使用差分探頭測試或使用隔離變壓給示波器供電，或者采用浮地測量（無地線電源線連接示波器），避免地線雜訊干擾到真實數(shù)據(jù)（無源探頭的負端地與示波器的電源PE是相通的）。具體對比可參考下圖：

4、EMC測試勿使用無源探頭，需全部使用差分測量，以免示波器接地時測試產(chǎn)品PE浪涌引入浪涌信號到示波器導致示波器損壞或被測產(chǎn)品輸出掉電（測試結(jié)果異常），浪涌測試儀供電線與示波器電源均接市電。

三、小結(jié)

金升陽在電源領(lǐng)域深耕二十余年，工程師秉承著嚴謹認真的工作態(tài)度，嚴格遵守標準化的測試守則，提供準確、真實的產(chǎn)品性能數(shù)據(jù)，簡化客戶的產(chǎn)品開發(fā)和測試周期，綜合提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性和可靠性，致力為各行業(yè)提供“無憂”電源。