使用示波器進行功率電子測試《二》

本期將繼續(xù)討論RTO64示波器在電源電子設備方面的應用。

五、 測量熒光燈電子鎮(zhèn)流器的啟動和運行模式

電子鎮(zhèn)流器中有一個高頻變流器，它以AC激勵燈管，頻率范圍通常為50至100Khz。鎮(zhèn)流器必須提供一個高壓才能啟動燈管；啟動過程可能需要幾十毫秒。燈管啟動后，變流器須（以較低的電壓）提供穩(wěn)壓電流，使燈以穩(wěn)定的亮度和功率運行。

為了確保熒光燈使用中的可靠性，測定啟動瞬態(tài)期間的電壓和電流波形是必不可少的測量工作。晶體管的開關時間，其持續(xù)時間通常為幾十納秒，而開關周期則是十或二十毫秒，啟動瞬態(tài)可持續(xù)幾十毫秒。捕獲這些事件需要每秒幾十或幾百兆樣值（Megasample）的取樣速率，記錄長度需為幾十毫秒。

六、 將開關電源紋波和AC線路紋波分離

在線性電源中，測量兩倍工頻（120Hz）輸出紋波較為容易，因為您可在線路電壓上觸發(fā)示波器，然后由示波器顯示工頻紋波。但在開關型電源中則不同，輸出信號由上百kHz的開關紋波以及其它噪聲所影響，故很難對AC線路整流波動產(chǎn)生的輸出電壓的紋波分量進行測量。測量功率因數(shù)校正的離線整流器中的輸入電流波形質量時，也有同樣的問題。

七、 測量開關變換過程中的瞬時功率和平均功率

在開關變流器中，當電流流過其導通正向電壓降時，功率晶體管中將感生傳導損耗。在開啟和切斷的開關躍遷期間，可觀察到在晶體管中有大量的可導致開關損耗的瞬時電壓和電流。開關損耗一般來源于二極管反向恢復和MOSFET漏極-源電容。

即使晶體管的開關時間很短，但開關產(chǎn)生的平均功率損耗是顯著的以傳統(tǒng)的測試方法很難做這種測量，因為開關跳變期間的電壓和電流波形錯綜復雜，而且晶體管在通態(tài)和斷態(tài)期間的電壓變化很大。總MOSFET損耗雖然可用熱耗散法加以測定，但這些方法存在這機械和精度方面的問題。通過電壓電流乘積方法精確地測量開關型晶體管中的平均損耗之能力，為設計工程師提供了一種很有用的基本工具。

八、 測量PFC升壓（Boost）變換器中的晶體管損耗

測量開關電源變換器中的傳導和開關損耗，過去是一項非常艱難的任務。在開關跳變期間，較高的瞬態(tài)電壓和電流都同時施加于晶體管，從而導致相當大的能量損耗。測量這種損耗需要瞬態(tài)電壓和電流波形相乘并求積分。此外，晶體管開啟期間還會出現(xiàn)傳導損耗，其程度等于正向電壓降乘以導通電流。因此必須乘以晶體管瞬態(tài)電壓和電流，并求開關周期上產(chǎn)生的瞬態(tài)功率波形的積分。除以開關周期后，便可獲得平均功率損耗。

經(jīng)功率因數(shù)校正的整流器須對其輸入電流波形進行控制，才能使用施加的AC線路電壓。在這些變流器中，開關的占空比通常隨AC線路周期變化。這些變流器的損耗計算，又因該損耗隨AC線路周期變化之事實而進一步復雜化。若需計算晶體管的平均損耗，須在快速（幾十納秒）開關躍遷期間，精確地求出瞬態(tài)功率積分的同時，又要在半工頻周期上求積分。

審核編輯：湯梓紅