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開關電源的主要測試點

調試開關電源時,除了用電壓表測量控製電路中相關元器件引腳的電壓外,更重要的是用示波器觀測相關的電壓波形,以便判斷開關電源是否處於最佳工作狀態。本篇文章主要講解示波器測試點的選擇。例如,測試點為PWM控製芯片的輸出引腳時,可用示波器同時測量驅動脈衝的幅度和占空比這兩個重要參數。

測試點的選擇非常重要,測試點選擇合理,既可以保證調試安全,又可以反映出開關電源的工作狀態,能夠簡化調試過程。

 

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開關電源的測試點選擇如圖7-3-1所示。測試點TP1為MOSFET功率開關管的漏極,TP2為開關管的源極,Rs為電流取樣電阻,TP3是初級一次高壓回路的負極。我們可以將TP1、TP2這兩個測試點連接到雙蹤示波器的兩個輸入通道(CH1和CH2),同時觀察兩點的電壓波形。此時兩個探頭的接地端要同時連接到一次輸入直流回路的負極,即TP3位置。實際測量時,可將探頭的接地夾直接夾在Rs的接地引腳上。

從TP1可以看到功率開關管的漏極電壓波形,這個波形能夠反映出漏極尖峰電壓、輸入直流高壓、二次反射電壓、開關管導通壓降及導通與截止時間等信息。在單端反激式開關電源中,功率開關管的漏極電壓波形如圖7-3-2所示。

從TP2可以看到功率開關管的源極電壓波形,這個波形是取樣電阻Rs上的電壓波形,能夠反映出漏極電流及導通與截止時間等信息。功率開關管得漏極電流波形如圖7-3-3所示。該波形反映出開關電源工作在電流連續模式。每個周期中,開關管導通時,漏極電流從最小的起始電流開始上升。開關管關斷前,漏極電流到達最大值。



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TP1和TP2這兩個測試點很關鍵,基本能夠反映出開關電源的工作狀態和有無故障。在調試過程中,要特別注意這兩個測試點的波形。在逐漸升高輸入交流電壓時,如果發現峰值電壓或者峰值電流超過設計範圍,應該立即關閉電源,查找原因,以防功率開關管的損壞。

有時,為了觀測高頻變壓器初級一次繞組的電流波形,還可以在一次繞組串聯取樣電阻。一次回路電流的取樣電路如圖7-3-4所示,這時的測量狀態就是之前文章談到的“浮動”測量。理論上講,取樣電阻串聯在初級一次繞組上端或者下端都可以;實際上,如果串聯在一次繞組下端,見圖中Rs1位置,測量時會在示波器接地線上產生浮動的高壓脈衝。這樣做既不安全,也會產生較大的測量幹擾和誤差,還可能影響開關電源的正常工作。正確的方法是將取樣電阻串聯在一次繞組上端,見圖Rs位置,並且要在TP1端連接示波器探頭的信號線,在TP2端連接探頭的接地夾子。這樣,雖然一次回路電路波形是反極性的,但測量時的幹擾和誤差是最小的,對開關電源的正常工作沒有影響。可以通過示波器的反極性(INV)功能按鈕,觀看到正極性的一次電流波形。

特別說明:觀測高頻變壓器初級電流波形時,示波器探頭的接地夾子將與直流高壓的正端連接。示波器其他通道的探頭及接地夾必須與相關電路斷開,否則會發生短路或者損壞電路的元器件。也就是說,觀測初級一次回路電流波形時,隻能使用一個通道,其他通道必須完全斷開。當使用內置隔離通道技術的示波器時,不存在這個問題。