漏極電壓及電流的測量技巧-模擬電子
我們將以12 W 通用輸入恒壓適配器為例進(jìn)行講解，該適配器使用TinySwitch-III 器件設(shè)計而成。
所需設(shè)備
要完成本課程，您需要準(zhǔn)備好一個功能完備的電源和一組標(biāo)準(zhǔn)測試設(shè)備。與電力電子裝置配合使用的標(biāo)準(zhǔn)測試設(shè)備組，應(yīng)包括一個電流探針。該電流探針通常并不是一件標(biāo)準(zhǔn)實驗室設(shè)備，因此其費用似乎無需或難以判斷。不過，測量電源中的電流波形對于查找故障和驗證設(shè)計來說，都是非常關(guān)鍵的。因此，使用電流探針可以節(jié)省大量的開發(fā)時間，極大改進(jìn)設(shè)計質(zhì)量。
沒有電流探針可用時，您可能會試著將一個電阻與源極引腳進(jìn)行串聯(lián)，通過監(jiān)測電阻壓降來測量漏極電流。但是，我們不建議您這樣做，因為電阻將會調(diào)制控制器地線端，影響器件的正常工作。購買電流探針時必須考慮兩大因素，即所需電流額定值的大小以及需要的是交流探針還是直流探針。選取的電流額定值應(yīng)略大于您要在設(shè)計中測量的峰值電流。例如，在RDR-91 所介紹的12 W 設(shè)計中，次級側(cè)的峰值電流將大約為4 安培。因此，您可以使用額定
峰值電流為50 安培的標(biāo)準(zhǔn)電流探針，來測量本設(shè)計中的大部分電流波形。不過，在測量啟動時的峰值浪涌電流或在更高功率的設(shè)計中進(jìn)行測量時，可能需要選擇額定值更高的電流探針，以取得準(zhǔn)確結(jié)果。
直流探針與交流探針比較
直流電流探針是使用霍爾效應(yīng)傳感器來測量交流及直流電流的有源器件。它們需要使用一個相匹配的探針放大器，它可以是獨立單元，但新型示波器通常都是內(nèi)置的。交流電流探針是簡單的電流變壓器，不需要探針放大器，但它們無法測量直流電流的大小。直流電流探針更適合于電力電子裝置，因為它們具有更為廣泛的測量應(yīng)用。例如，直流電流探針可用于測量和分析負(fù)載，也可用于測量降壓式轉(zhuǎn)換器等其它拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的電感電流。如果您不確定使用直流電流探針會給自己增加多少額外成本，則可選用交流電流探針，因為它可用于大約80%的典型電源測量，其中包括漏極電流波形的測量。交流電流探針的成本通常只有直流電流探針和放大器的一半。
漏極電流測量所需設(shè)置
測量漏極電流時，您首先需要為要放入電路的電流探針插一個線環(huán)。線環(huán)應(yīng)插入電路，使得只有漏極電流可流經(jīng)它。在PI 器件的漏極引腳與初級箝位電路的任意元件之間的印刷電路板漏極節(jié)點走線上，制造一個斷路點。將小線環(huán)圍繞您剛才制造的斷路點進(jìn)行焊接。為了降低噪音耦合和漏感，這個線環(huán)應(yīng)能僅僅容納電流探針與其夾接即可。
在進(jìn)行EMI 測量之前，應(yīng)隨時拆除電流環(huán)，以免它充當(dāng)環(huán)形天線，耦合高頻噪音，從而導(dǎo)致EMI性能下降。
電流測量所需的示波器設(shè)置
將電流探針連接到示波器。如果示波器輸入上的帶寬可由用戶選擇，請將示波器設(shè)置為20 MHz或更高。交流探針與直流探針的設(shè)置程序略有不同，下面我們將分別進(jìn)行介紹。
直流探針設(shè)置程序
使用直流探針時，請檢查探針放大器所需的示波器輸入阻抗為多少。大多數(shù)探針放大器都需要阻抗值為50 歐姆。如果示波器沒有50 歐姆的設(shè)置，可使用阻抗相符的適配器。如果電流探針直接與示波器連接，則可以自動適配。接下來，用放大器上的按鈕或設(shè)置對探針進(jìn)行消磁。在消磁之前，確保探針與電路斷開連接，否則會產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而損壞電路。
檢查示波器輸入阻抗 消磁控制
現(xiàn)在，將探針夾接到電流環(huán)上，然后使其閉合。為確保方向正確，應(yīng)確保探針上指明電流方向的箭頭是指向漏極引腳。設(shè)置示波器增益，使其與探針放大器的輸出相匹配;調(diào)整探針放大器上的直流偏置水平，使示波器上的電流水平歸零。
交流探針設(shè)置程序
使用交流探針時，請檢查示波器上的輸入阻抗是否與探針?biāo)璧淖杩瓜喾?。大多?shù)交流探針的輸入阻抗都為1 MΩ，不需要使用阻抗相符的適配器。將探針夾接到電流環(huán)上，然后使其閉合。確保探針上的箭頭指向與電流的正確方向一致，應(yīng)指向漏極引腳。設(shè)置示波器增益，以得到清晰可辨的波形。請查閱電源設(shè)計中所用Power Integrations 器件的數(shù)據(jù)手冊，確定其流限值。然后選擇示波器通道增益，使其能夠確保在接地與峰值漏極電流之間提供大約五個分區(qū)的清晰度。電源開始運行后，根據(jù)需要調(diào)整增益并進(jìn)行測量。電源開始運行后，您將會看到交流探針的輸出是以
接地點為中心的交流信號。通過調(diào)整示波器上的一些設(shè)置，您可以使交流探針信號看起來像是來自直流探針的輸出。首先，將示波器輸入設(shè)置為直流耦合。然后，調(diào)整示波器上的偏置水平，直到在MOSFET 關(guān)斷后可以看到示波器接地點的電流水平。接下來，不管是交流探針還是直流探針，都需要檢查您在電源運行時獲得的電流波形。調(diào)整探針放大器的增益和示波器的時基，以便獲得一個清晰可測的波形。使用交流探針時，調(diào)整增益則會調(diào)整整個波形，并需要您再次調(diào)整直流偏置，重新以接地點為中心。注意，RDR-91 所介紹的設(shè)計范例是使用TinySwitch-III 器件
評論排行