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羽征田
5 years ago
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1 力科示波器为高精度测量和分析开关电源系统提供全面解决方案 Presented by 美国力科公司

2 开关式电源设计目标确保设计可靠性验证设计裕量验证工作参数分析缺陷和非标准操作提高设计效率成本优化增强设计信心确保一致性以满足规范标准安全性, 功率品质

3 开关电源测量线电压浪涌电流 V DS (Sat) V DS X I DS = Power 纹波电压 V GS V ON 关断特性线电流线电流谐波有功功率视在功率功率因数控制电路 SOA 安全工作区阶跃响应纹波电流浮动测量测量参考地开关电源测量实例

4 力科三款示波器 -- 专门为你测试电源产品量身打造初级应用 :WaveJet300 系列中级应用 :Wavesurfer Xs 系列高级应用 :WaveRunner Xi 系列

5 WaveJet 观测信号和验证器件操作支持电流和电压探头 500 kpt 纪录长度, 长捕获能力相乘电流 x 电压获得功率 7.5 彩色显示屏 100 MHz 至 500 MHz 带宽选择易于使用, 低成本

6 WaveSurfer- 观测信号验证器件操作和更高级测量丰富的电流和电压探头配件可配备差分探头和差分放大器 10 Mpt 波形纪录长度全面的测量能力, 支持电流, 电压功率和能耗等电源有关特性参数的直接测量 200 MHz 至 1 GHz 带宽范围易于使用, 价格适中 10.4 彩色触摸屏, 集成 Windows XP 嵌入式操作系统 WaveStream 快扫模式, 快速信号采集

7 WaveRunner- 完整的信号察看测量和分析能力 WaveSurfer 的所有能力, 加上 : PMA2 电源测量软件包 ( 有功功率, 视在功率, 功率因数, 电流谐波, 安全工作区, 等等 ) 12.5 Mpts/ch 存储深度 (25 Mpts 通道复用模式 ) 带宽 400 MHz 至 2 GHz, 共五种型号可供选择 Windows XP 专业版支持使用 MATLAB, Mathcad, Visual Basic 等第三方软件工具创建自定义测量参数 ( 使用 XDEV 选件 )

8 全面的电源测量能力栅极驱动信号测量功率器件饱和漏 - 源压降瞬时功率测量导通和关断损耗比较功率器件上电工作不同阶段的损耗动态导通电阻安全工作区 (SOA) 调制分析电源软启动分析电源输入的阶跃响应分析线电源分析 ( 包含电流谐波分析 ) 修正电压探头和电流探头间的延迟

9 准确分析开关功率器件特性有哪些困难?

10 开关器件部分 - Upper Gate Measurement Upper Gate Upper Source Upper Vgs measured with waveform math. Insufficient HF CMRR Vgs measured with DA1855A & DXC100A

11 开关器件部分 - Lower Gate Measurement Lower Gate Lower Source Vgs measured with waveform math Adequate CMRR, but no trigger Vgs measured with DA1855 & DXC100

12 功率器件饱和压降测量在 MOSFET 管关断电压是 400V 时以 100mV 的精度测量功率器件饱和电压要求 250 ppm 的测量能力信号调解的线性性能必须远远优于 8 位数字示波器能够达到的分辨率线性度快速过载恢复 AC 补偿信噪比 V OFF V DS 饱和电压 0 V

13 功率器件饱和压降测量 Control Circuit 饱和压降测量非常困难, 但很重要, 只有准确测量出饱和压降才能准确测量出导通损耗和动态导通电阻必须有非常快的过载恢复特性 (<100 ns) 探头和衰减器具有很好的共模抑制比, 具有 250 PPM 的测量能力, 能从 400V 电压中拾取 100mV 的小电压. FET Drain to Source Voltage At Turn-On (From 340 Volt to OFF Voltage) Upper FET Gate Signal At Turn-On

14 问题迎刃而解 -- 差分放大器 DA1855A 差分放大器 DA1855A 带宽 : DC - 100MHz 输入电阻 : 1Mohm, 或 100Mohm 共模抑制比 : 100,000:1 限制带宽滤波器 : 20MHz,1MHz,100KHz 过载恢复特性 :100ns ( 从 400V 稳定到 100mV)

15 使用 DA1855A 测量栅极驱动电压 ( 难度最大的测量项目之一 ) 力科差分放大器 DA1855A 优异的 CMRR 性能提供了高质量上端栅极驱动电压测量 Upper Gate Drive Signal V GS V GS Lower Gate Drive Signal Results of connecting both probes to the Upper FET s source (Checks CMRR and Common Mode Range)

16 力科差分探头 - ADP305 系列高压差分探头 ADP305 带宽 :100MHz, 输入电阻 :4Mohm 差分电压 :1400Vpeak 共模电压 :1000 Vrms CMRR:80dB (50/60Hz) 灵敏度 :200mV/div - 350V/div 主要针对的应用包括 : 浮地功率器件测量差模和共模电压都很高的差分测量电源测试 CANbus 应用等等

17 力科高压探头特别适合高压功率器件或开关电源测试

18 力科电流探头

19 修正电流与电压探头间的延迟 -DCS015 使用 deskew 校准信号源, 去除电压探头和电流探头之间因为通道特性不完全匹配而产生的任何偏移

20 修正电流与电压探头间的延迟 -DCS015 使用 DCS015 校准信号源, 准确对准分别从电流探头和电压探头输入的两个波形

21 力科 PMA2 电源分析软件

22 瞬时功率测量漏 - 源压差 (V DS ) X 漏极电流 (I D ) = 瞬时功率损耗功率器件 (MOSFET 或 IGBT) 的漏极电流乘上漏 - 源压差得到瞬时功率损耗导通功率损耗关断功率损耗

23 测量导通和关断损耗 MOSFET V DS 和 I D 波形瞬时功率波形参数测量, 直接显示导通功率损耗和总能耗

24 测量整个周期性损耗一般来说, 不可能在同一个波形捕获中准确测量总周期损耗. 要求宽动态范围必须在高 V/div 上测量导通损耗和关断损耗必须在低 V/div 上以高分辨率测量传导损耗

25 准确测量转换损耗与传导损耗由于漏 - 源压差在开关状态转换过程中的宽动态范围, 需要不同的垂直灵敏度, 来准确分辨传导损耗和导通 / 关断损耗 50 V/Div 时的电压波形 200 mv/div 时的电压波形导通过程功率损耗关断功率功率损耗 Device-on 功率损耗 ( 又称为传导损耗 )

26 动态导通电阻 I D 波形漏 - 源饱和压降 V DS I D = R DS On 动态导通电阻测量器件上电运行期间在线测量!!!

27 安全工作区 (SOA) 开关器件 (MOSFET 或 IGBT) 状态切换过程中的 SOA

28 安全工作区 (SOA) 20 msec 时间窗口从电源启动到稳压, 开关器件的 SOA

29 器件 DV/DT 测量漏 - 源电压漏 - 源电压放大动态测量源电压的 dv/dt 游标测量斜率值 V/ns 漏 - 源电压的 dv/dt 反应了电压转化过程中的变化速率

30 调制分析分析脉宽或频率调制的驱动信号门驱动脉冲 ( 宽度逐次递减 ) 测量各个脉冲的宽度, 然后在垂直轴上显示持续时间值

31 调制分析应用 1 -- 分析电源软启动过程 FET 门驱动脉冲的 20 msec 纪录纵轴刻度值表示门驱动脉冲宽度值 Softstart 在电源关断时, 缩放门驱动脉冲的波形轨迹 5 伏电源输出

32 调制分析应用 2 -- 分析电源阶跃响应 FET 门驱动脉冲的 20 msec 纪录纵轴刻度值表示门驱动脉冲宽度值 Step Response 负载变化 ( 满负载到最小 )

33 线电源分析 -- 功率品质线路电压和线路电流线路功率测量 : RMS 线路电压 RMS 线路电流有功功率视在功率功率因数

34 线电源分析 - 电流谐波带有通过 / 未通过测试模板的线路谐波为 EN 标准测量过程选择等级和线路工频线路电流谐波的表格显示结果

35 线电流谐波纯电阻性负载实际负载 2X 3X 4X 5X 6X 7X 8X Frequency Axis 100Hz 150Hz 200Hz 250Hz 300Hz 350Hz 400Hz 50 Hz Harmonics 120Hz 180Hz 240Hz 300Hz 360Hz 420Hz 480Hz 60 Hz Harmonics 2X 3X 4X 5X 6X 7X 8X 39X 40X Frequency Axis 100Hz 150Hz 200Hz 250Hz 300Hz 350Hz 400Hz 1.95KHz 2KHz 50 Hz Harmonics 120Hz 180Hz 240Hz 300Hz 360Hz 420Hz 480Hz 2.34KHz 2.4KHz 60 Hz Harmonics Fundamental 50 or 60 Hz. Fundamental 50 or 60 Hz. 线电流谐波可以通过频谱分析仪和示波器的 FFT 功能实现 EN 需要测量基波的达到 40 次的谐波的幅值

36 力科完整的电源测试系统 DA1855A 高性能 100 MHz 差分放大器 WaveRunner 数字示波器 DXC100A 差分探头对 PMA2 电源分析软件电流探头电流量程最多 700A 带宽最多 100 MHz 校准信号源 (DCS015)

37 力科简化的电源测试系统 LeCroy 数字示波器 WR Xi/WS Xs 系列 ADP305 差分探头 AP015 电流探头

38 力科电源测试方案能给您带来什么真正的高精度功率器件饱和压降测量, 从而确保了功率电阻安全工作区等参数测量的准确性 ; 非常容易测量开关电源各个工作阶段的动态功率, 动态电阻以及功耗等关键参数, 因为力科电源软件包操作界面非常简洁, 易学易用 ; 有效降低了电压和电流通道的相位不匹配性, 从而也保证了功率和动态电阻测量的准确性

39 总体解决方案不仅仅是销售一台示波器 ; 更重要的是向您介绍完整的开关电源测试方案, 包含软件探头以及电源测试思路和测试手段 ; 不是罗列一大堆冷冰冰的产品指标, 而是以帮助您能够解决电源测试中的实际问题为出发点和落脚点

40 谢谢您的关注

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LeCroy.ppt LeCroy 力科电源测试系统技术交流会 Page 1 开关电源设计确保设计的可靠性验证余量验证参数分析和排除故障高效率成本最优化满足标准安全质量 Page 2 开关电源测量浪涌电流 V DS X I DS = Power 线电压 V DS (Sat) 纹波电压 V GS V ON 关断特性线电流线电流谐波有功功率视在功率功率因素控制电路 SOA 安全工作区步进响应