中心議題：

• 使用示波器來測量開關電源的參數
• 優化開關電源的設計

Q1：開關電源輸出電壓的紋波是一個重要的指標，如何正確使用示波器來測量這個指標
？
A1：紋波的定義是附著於直流電平之上的包含周期性與隨機性成分的雜波信號
，英文稱為 PARD (Periodic And Random Deviation）。它的定義是雜波的峰峰值。測量紋波要注意的事項：
示波器探頭地線會帶來很大紋波，應該拔掉地線直接使用探頭內地線進行測量。當然
，最好的測量方法是使用50歐姆終端電阻，用BNC電纜直接聯結到示波器，這裏應該注意該50歐姆電阻要考慮功耗，可能要大功率電阻。
相關的標準要求
，比如是否要分出周期性工頻紋波和開關紋波


，高頻噪聲等。再比如，測量頻率是否要限製在20MHz以下。

Q2：開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)總(zong)會(hui)有(you)電(dian)磁(ci)輻(fu)射(she)
，同(tong)時(shi)也(ye)有(you)可(ke)能(neng)受(shou)到(dao)其(qi)他(ta)電(dian)器(qi)設(she)備(bei)的(de)幹(gan)擾(rao)。怎(zen)樣(yang)做(zuo)才(cai)能(neng)達(da)到(dao)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)即(ji)不(bu)受(shou)其(qi)他(ta)電(dian)器(qi)的(de)幹(gan)擾(rao)，又(you)有(you)效(xiao)地(di)防(fang)止(zhi)其(qi)向(xiang)外(wai)輻(fu)射(she)呢(ne)？
A2：開關電源因工作在高電壓大電流的開關狀態下
，其引起的電磁兼容性問題是相當複雜的。從整機的電磁兼容性講
，主要有共阻抗耦合
、線間耦合、電場耦合、磁場耦合和電磁波耦合幾種。電磁兼容產生的三個要素為：幹擾源、chuanbotujingjishouganraoti。gongzukangouhezhuyaoshiganraoyuanyushouganraotizaidianqishangcunzaigongtongzukang


，tongguogaizukangshiganraoxinhaojinrushouganraoduixiang。xianjianouhezhuyaoshichanshengganraodianyajiganraodianliudedaoxianhuoPCB線xian
，因yin並bing行xing布bu線xian而er產chan生sheng的de相xiang互hu耦ou合he。電dian場chang耦ou合he主zhu要yao是shi由you於yu電dian位wei差cha的de存cun在zai，產chan生sheng的de感gan應ying電dian場chang對dui受shou幹gan擾rao體ti產chan生sheng的de耦ou合he。磁ci場chang耦ou合he主zhu要yao是shi大da電dian流liu的de脈mai衝chong電dian源yuan線xian附fu近jin產chan生sheng的de低di頻pin磁ci場chang對dui幹gan擾rao對dui象xiang產chan生sheng的de耦ou合he。而er電dian磁ci波bo耦ou合he，主zhu要yao是shi由you於yu脈mai動dong的de電dian壓ya或huo電dian流liu產chan生sheng的de高gao頻pin電dian磁ci波bo
，通tong過guo空kong間jian向xiang外wai輻fu射she，對dui相xiang應ying的de受shou幹gan擾rao體ti產chan生sheng的de耦ou合he。實shi際ji上shang，每mei一yi種zhong耦ou合he方fang式shi是shi不bu能neng嚴yan格ge區qu分fen的de，隻zhi是shi側ce重zhong點dian不bu同tong而er已yi。

從電磁兼容性的三要素講，要解決開關電源的電磁兼容性

，可從三個方麵入手。1）減小幹擾源產生的幹擾信號
；2）切斷幹擾信號的傳播途徑
；3）增強受幹擾體的抗幹擾能力。在解決開關電源內部的電磁兼容性時
，可以綜合運用上述三個方法
，

以成本效益比及實施的難易性為前提。對開關電源產生的對外幹擾
，如電源線諧波電流
、電源線傳導幹擾
、電磁場輻射幹擾等，隻能用減小幹擾源的方法來解決。一方麵，可以增強輸入輸出濾波電路的設計
，改善有源功率因數校正（APFC）電dian路lu的de性xing能neng
，減jian少shao開kai關guan管guan及ji整zheng流liu續xu流liu二er極ji管guan的de電dian壓ya電dian流liu變bian化hua率lv
，采cai用yong各ge種zhong軟ruan開kai關guan電dian路lu拓tuo撲pu及ji控kong製zhi方fang式shi等deng。另ling一yi方fang麵mian，加jia強qiang機ji殼ke的de屏ping蔽bi效xiao果guo，改gai善shan機ji殼ke的de縫feng隙xi泄xie漏lou
，並bing進jin行xing良liang好hao的de接jie地di處chu理li。而er對dui外wai部bu的de抗kang幹gan擾rao能neng力li
，如ru浪lang湧yong
、雷擊應優化交流輸入及直流輸出端口的防雷能力。通常，對1.2/50μs開路電壓及8/20μs短路電流的組合雷擊波形，因能量較小，可采用氧化鋅壓敏電阻與氣體放電管等的組合方法來解決。

減小開關電源的內部幹擾，實現其自身的電磁兼容性，提高開關電源的穩定性及可靠性，應從以下幾個方麵入手：

• 注意數字電路與模擬電路PCB布線的正確區分、數字電路與模擬電路電源的正確去耦； 
• 注意數字電路與模擬電路單點接地、大電流電路與小電流特別是電流電壓取樣電路的單點接地以減小共阻幹擾
  、減小地環的影響；
• 布線時注意相鄰線間的間距及信號性質，避免產生串擾
  ；減小地線阻抗；
• 減小高壓大電流線路特別是變壓器原邊與開關管、電源濾波電容電路所包圍的麵積；
• 減小輸出整流電路及續流二極管電路與直流濾波電路所包圍的麵積；
• 減小變壓器的漏電感、濾波電感的分布電容；
• 采用諧振頻率高的濾波電容器等。  

 
Q3：開關電源在低溫下啟動（如：－20℃以下）有什麼特殊的要求嗎？
A3：關鍵是器件選擇的溫度範圍。比如電容、MOSFET、二極管等等。
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Q4：如何精確的去測試開關電源的紋波與噪音
？在測試Ripple & noise時是不是要在專門的實驗室才可以,因為實驗中的其它設備對它的影響都比較大在TDS430中應如何去設定呢？
A4：當然如果您有專門的實驗室進行紋波測量是最理想的。在不具備這個條件的時候應當注意的問題有：

•  示波器應該有良好的接地。 
• 如果您的測量標準有帶寬限製的要求，應該打開TDS430A中的20MHz帶寬限製，使用示波器的交流耦合 
• 使用BNC電纜，並用TDS430A的50歐姆輸入阻抗檔進行測量（這時您可能需要50歐姆的大功率負載，BNC適配器或者製作測試夾具） 
• 為提高測量精度，不應該使用示波器的探頭，示波器探頭的地線會引入比較大的噪聲。

Q5：在AC/DC開關電源中能否用示波器進行功率因數測量？如何進行測量？
A5：其實使用示波器測量功率因數就是測量電壓與電流之間的相位差即cosφ，同時泰克TDS5000功率測試係統也自動對PFC的相關參數進行測量(如：THD,True Power,Apparent Power,Power Factor等)。

Q6：用泰克示波器的FFT功gong能neng可ke以yi看kan到dao開kai關guan電dian源yuan的de輻fu射she的de頻pin率lv及ji幅fu度du，但dan是shi這zhe裏li麵mian的de幅fu度du的de值zhi與yu認ren證zheng中zhong心xin的de值zhi的de概gai念nian是shi一yi樣yang嗎ma？假jia如ru不bu是shi
，怎zen樣yang轉zhuan換huan？而er且qie我wo還hai發fa現xian，假jia如ru在zai看kan波bo形xing時shi選xuan不bu同tong的deV/DIV，在FFT狀態下有不同的幅度？正常嗎？---我用的型號是TDS1012。
A6：使用示波器的FFT功能測得的幅值隻能作為定性的分析
，而不能作為定量的分析
，因此隻具備參考價值，若希望對頻譜幅度進行分析可選擇Blackman-Harris窗口,這樣效果會好一些；當轉換V/div時一定會對FFT的幅值產生影響，因為這是受到示波器本身的ADC的分辨率限製

，所以我們為了希望提高測量精度，一般會選擇將波形盡可能占滿整個屏幕（但決不能超出屏幕），也就是選擇較小的V/div檔位。

Q7：在設計軟開關PWM變換器時（如PWM半橋開關變換器），怎樣用示波器觀察MOSFET Vt/It 軌跡？
A7：首(shou)先(xian)你(ni)的(de)示(shi)波(bo)器(qi)要(yao)有(you)通(tong)道(dao)間(jian)的(de)時(shi)延(yan)校(xiao)正(zheng)功(gong)能(neng)，這(zhe)樣(yang)進(jin)行(xing)相(xiang)關(guan)數(shu)據(ju)計(ji)算(suan)時(shi)才(cai)能(neng)保(bao)證(zheng)基(ji)本(ben)的(de)準(zhun)確(que)性(xing)。你(ni)使(shi)用(yong)高(gao)壓(ya)差(cha)分(fen)電(dian)壓(ya)探(tan)頭(tou)及(ji)電(dian)流(liu)探(tan)頭(tou)測(ce)量(liang)。

Q8：請問輸出電容和輸出電感的選擇應該根據負載的供電需求確定，那對於L和C值都應該按照datasheet上的確定的公式套用嗎？如果按照公式推算出來的值在實際應用中出現了問題，那麼我們應該根據什麼來更換呢？
A8：不bu同tong拓tuo樸pu的de輸shu出chu扼e流liu圈quan及ji輸shu出chu濾lv波bo電dian容rong的de計ji算suan公gong式shi是shi不bu同tong的de
，你ni應ying該gai按an你ni所suo選xuan的de電dian路lu結jie構gou選xuan擇ze合he適shi的de計ji算suan公gong式shi。輸shu出chu電dian容rong的de大da小xiao主zhu要yao由you輸shu出chu紋wen波bo電dian壓ya要yao抑yi製zhi為wei幾ji毫hao伏fu決jue定ding，這zhe就jiu要yao計ji算suan出chuESR，然後可按廠家提供的DATASHEET選擇。但選電容時還要考慮負載的變化，電流變化範圍，輸出電感感量等等都會使電容特性改變。

Q9：在zai開kai關guan電dian源yuan的de設she計ji中zhong常chang會hui遇yu到dao的de棘ji手shou問wen題ti是shi效xiao率lv問wen題ti。而er整zheng機ji的de效xiao率lv很hen大da程cheng度du上shang取qu決jue與yu開kai關guan管guan的de損sun耗hao
，在zai我wo們men的de電dian路lu和he器qi件jian選xuan定ding後hou
，開kai關guan管guan的de開kai關guan波bo形xing測ce量liang很hen重zhong要yao
，可ke以yi根gen據ju它ta的de數shu據ju來lai判pan斷duan和he改gai善shan開kai關guan工gong作zuo狀zhuang態tai。那na麼me在zai利li用yong示shi波bo器qi進jin行xing這zhe項xiang測ce試shi時shi應ying該gai如ru何he正zheng確que操cao作zuo和he注zhu意yi那na些xie問wen題ti呢ne？
A9：開關電源中有兩大主題：提高效率和提高可靠性。效率就要測損耗，損耗主要集中在開關管和磁性元件上。為此我們應該通過示波器測量開通損耗
、截止損耗

、導通損耗，同樣的對變壓器和電感能測量其磁芯損耗、動態電感。

Q10：在實際工作中，當碰到突發的毛刺信號，請問如何捕捉和測試
？
A10：比bi如ru我wo們men在zai進jin行xing時shi鍾zhong測ce試shi時shi，經jing常chang會hui碰peng到dao偶ou發fa毛mao刺ci信xin號hao，該gai信xin號hao將jiang會hui對dui我wo們men的de電dian路lu產chan生sheng誤wu動dong作zuo
，因yin此ci捕bu獲huo該gai信xin號hao成cheng為wei測ce試shi的de關guan鍵jian
，由you於yu事shi先xian我wo們men無wu法fa判pan斷duan該gai毛mao刺ci為wei正zheng還hai是shi為wei負fu

，因yin此ci我wo們men須xu先xian利li用yongTDS5000示波器的數字熒光功能即快速波形捕獲模式結合無限餘輝查看毛刺特
，然後利用示波器的高級觸發功能——脈寬觸發依照信號特征，如：小於正常時鍾脈衝寬度觸發。

Q11：反fan激ji式shi開kai關guan電dian源yuan有you沒mei有you一yi種zhong比bi較jiao通tong用yong的de變bian壓ya器qi參can數shu計ji算suan方fang法fa。在zai反fan激ji式shi開kai關guan電dian源yuan電dian源yuan用yong一yi種zhong變bian壓ya器qi算suan法fa，總zong是shi需xu要yao再zai進jin行xing好hao多duo次ci的de調tiao整zheng。
A11：變壓器的設計雖然通過理論計算

，但因為磁芯，繞製方法等的差異性，仍需要多次試驗調整。一般是先計算原邊電感,跟拒輸出功率來選磁芯材料與骨架尺寸，然後跟拒手冊確定一些如磁芯截麵積等參數等單端設計變壓器就是要讓磁芯的磁通複位。

Q12：功率因數是如何測量的？某個模塊的轉換效率是如何測量的？
A12：功率因數：在直流電路裏，電壓乘電流就是有功功率。但在交流電路裏，電壓乘電流是視在功率
，而能起到作功的一部分功率（即有功功率）將小於視在功率。有功功率與視在功率之比叫做功率因數
，以COSΦ表示
，其實最簡單的測量方式就是測量電壓與電流之間的相位差，得出的結果就是功率因數。

Q13：在高頻端，如何判斷示波器探頭本身的阻抗對信號的影響？
A13：示波器的探頭都有特定的指標，您可以參照探頭的等效阻抗－頻率圖確定探頭在您的頻率點的等效阻抗。