一、開(kāi)關(guān)電源工作原理

1、開(kāi)關(guān)電源是一種高頻開(kāi)關(guān)式的能量變換電子電路，常作為設(shè)備的電源供應(yīng)器，常見(jiàn)變換分類(lèi)有：AC-DC、DC-DC、DC-AC等。

2、開(kāi)關(guān)電源原理框圖

(1)市電進(jìn)入電源后，首先經(jīng)過(guò)是最前級(jí)的EMI濾波電路部份，EMI濾波的重要用途是濾除外界電網(wǎng)的高頻脈沖對(duì)電源的干擾，同時(shí)還有減少開(kāi)關(guān)電源本身對(duì)外界的電磁干擾。實(shí)際上它是利電感和電容的特性，使頻率為50Hz左右的交流電可以順利通過(guò)濾波器，而高于50Hz以上的高頻干擾雜波將被濾波器濾除。

(2)經(jīng)過(guò)EMI濾波，所得到較為平整的正弦波交流電被送入前級(jí)整流電路進(jìn)行整流，整流工作都由全橋式整流二極管來(lái)?yè)?dān)任。經(jīng)過(guò)全橋式整流二級(jí)管整流后，電壓全部變成正相電壓。不過(guò)此時(shí)得到的電壓仍然存在較大的起伏，這就必須使用高壓濾波電容進(jìn)行初步穩(wěn)壓，將波形修正為起伏較小的波形。

(3)把直流電轉(zhuǎn)化為高頻率的脈動(dòng)直流電，這一步由控制電路來(lái)完成。輸出部分通過(guò)一定的電路反饋給控制電路，控制電路用來(lái)調(diào)整高頻開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)時(shí)間比例，以達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的?？刂齐娐纺壳耙鸭苫?，制成了各種開(kāi)關(guān)電源用集成電路。

(4)把得到的脈動(dòng)直流電，送到高頻開(kāi)關(guān)變壓器進(jìn)行降壓。再由二極管和濾波電容組成的低壓濾波電路進(jìn)行整流和濾波就得到了設(shè)備上使用的純靜的低壓直流電。

3、開(kāi)關(guān)電源特點(diǎn)：

(1)開(kāi)關(guān)電源是一種非線性電源，體積和重量輕。

(2)功率晶體管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，晶體管上的功耗小，轉(zhuǎn)化效率高。

二、開(kāi)關(guān)電源測(cè)試方法

1、測(cè)試項(xiàng)目：環(huán)路增益、輸出阻抗、輸出紋波、開(kāi)關(guān)噪聲等

2、環(huán)路增益測(cè)試：

開(kāi)關(guān)電源電路可以看作是一個(gè)簡(jiǎn)單的反饋控制系統(tǒng)

一個(gè)負(fù)反饋回路，當(dāng)GH=-1的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)自激(GH稱為開(kāi)環(huán)增

益)。分解為:幅度條件：|GH|=1、相位條件：GH的相位Φ=-180o

開(kāi)環(huán)特性是一個(gè)很重要的參數(shù)，表征反饋系統(tǒng)的穩(wěn)定性。通常用增益裕量和相位裕量來(lái)表示：

增益裕量：Φ=-180o時(shí)，0-Gain(dB)

相位裕量：Gain=0時(shí)，Φ-(-180o)

通常用波特圖來(lái)表示

在測(cè)試開(kāi)環(huán)特性時(shí)，開(kāi)關(guān)電源應(yīng)工作在閉環(huán)狀態(tài)，以保證系統(tǒng)狀態(tài)的穩(wěn)定。測(cè)試方法如下：

(1)測(cè)試設(shè)備：

4395A、41802A*2(50ohm到1Mohm轉(zhuǎn)接頭)、10441B*2(探頭)、9100-0855(變壓器)

(2)測(cè)試框圖：

開(kāi)關(guān)電源的輸出加電子負(fù)載;誤差放大器的輸入端通過(guò)41802A1MΩ輸入適配器和10441B探頭連接到4395A的R端口上;開(kāi)關(guān)電源輸出通過(guò)41802A和10441B連接到4395A的A端口;4395A的射頻輸出通過(guò)變壓器加到誤差放大器的輸入和開(kāi)關(guān)電源輸出端。R通道用來(lái)測(cè)量注入到環(huán)路的信號(hào)，A通道用來(lái)測(cè)量環(huán)路的輸出信號(hào)。A/R就是環(huán)路的開(kāi)環(huán)特性。為保證測(cè)量的準(zhǔn)確，在測(cè)試之前要進(jìn)行直通校準(zhǔn)。

(3)測(cè)試中的注意事項(xiàng)：

A、為了將射頻能量有效注入到被測(cè)件，變壓器的阻抗不能明顯低于4395A射頻輸出端口阻抗(50ohm);變壓器在測(cè)試頻率范圍內(nèi)不能有諧振點(diǎn)，應(yīng)該表現(xiàn)出感性，以有效注入信號(hào)。對(duì)變壓器特性的測(cè)試可以用阻抗分析儀和16047E測(cè)試夾具：

B、4395A的射頻輸出信號(hào)即不能太大也不能太小，信號(hào)太小測(cè)到都是噪聲，太大則反饋回路飽和。信號(hào)的大小取決于變壓器，飽和情況取決于每一個(gè)開(kāi)關(guān)電源，以此沒(méi)有一個(gè)固定值。

可以在測(cè)量的時(shí)候改變激勵(lì)功率，看A/R、A、R來(lái)確定一個(gè)合適的激勵(lì)功率。

(4)測(cè)試結(jié)果讀?。?/p>

A、通常會(huì)在fullload、halfload、zeroload幾種情況下測(cè)量;

B、相位要在unwrap下讀取

C、增益裕量：A/R的相位為0時(shí)的環(huán)路增益

相位裕量：環(huán)路增益為0dB時(shí)相位值

如上圖：相位裕量是67.4o，在580Hz(線A);增益裕量是38.1dB，在18.6KHz(線B)此時(shí)的增益裕量和相位裕量的讀取方法和原理部分介紹時(shí)略有不同，原因在于：在測(cè)量時(shí)A/R中包含誤差放大器(不僅僅是GH)，有180度的反向變化。

(5)環(huán)路增益測(cè)試對(duì)測(cè)試設(shè)備的要求：

對(duì)測(cè)試設(shè)備要求4395A(網(wǎng)絡(luò)分析儀)頻率覆蓋范圍從10Hz到50KHz或者更高頻率范圍從10Hz到500MHz

窄帶寬IFBW2Hz到30KHz

高頻率分辨率測(cè)試點(diǎn)數(shù)：2到801;頻率分辨率：1mHz

對(duì)數(shù)掃描掃描方式：對(duì)數(shù)掃描

增益和相位模式Format:LogMagandphase

Marker功能-最少4個(gè)(每個(gè)裕量2個(gè))或者Delta-Marker8個(gè)Marker和Delta-Marker

小激勵(lì)功率輸出功率-60dBm到20dBm

3、輸出阻抗

(1)測(cè)試設(shè)備：

4395A、41802A*2(50ohm到1Mohm轉(zhuǎn)接頭)、10441B*2(探頭)、9100-0855(變壓器)

(2)測(cè)試框圖：

A/RlinMAG為測(cè)試結(jié)果。為了保證測(cè)試的準(zhǔn)確，要在測(cè)試前進(jìn)行直通校準(zhǔn)。

(3)測(cè)試中要注意的問(wèn)題：為了防止從開(kāi)關(guān)電源上有直流電輸出到T1上，將電容C放到+out和T1中間。T1的阻抗在測(cè)試的頻率范圍內(nèi)應(yīng)該小于幾個(gè)歐姆，推薦470uF。

(4)測(cè)試結(jié)果：

(5)輸出阻抗測(cè)試對(duì)測(cè)試設(shè)備的要求

對(duì)測(cè)試設(shè)備的要求4395A(網(wǎng)絡(luò)分析儀)

頻率范圍從100Hz到100KHz甚至更寬頻率范圍從10Hz到500MHz

高頻率分辨率測(cè)試點(diǎn)數(shù)：2到801;頻率分辨率：1mHz

對(duì)數(shù)掃描掃描方式：對(duì)數(shù)掃描

Marker功能8個(gè)Marker

pass/Fail功能內(nèi)置的極限線功能用于pass/Fail測(cè)試

4、電源輸出波動(dòng)，開(kāi)關(guān)噪聲測(cè)試

(1)測(cè)試設(shè)備：4395A、41802A(50ohm到1Mohm轉(zhuǎn)接頭)、10441B(探頭)

(2)測(cè)試框圖

使用頻譜儀模式來(lái)觀察輸出信號(hào)的特性

(3)測(cè)試結(jié)果

(4)電源輸出波動(dòng)，開(kāi)關(guān)噪聲測(cè)試對(duì)測(cè)試設(shè)備的要求

對(duì)測(cè)試設(shè)備的要求4395A(頻譜分析儀)

寬頻率覆蓋范圍頻率范圍從10Hz到500MHz

窄帶寬，測(cè)試速度快IFBW：1Hz到1MHz(窄IFBW時(shí)測(cè)試速度也很快)

對(duì)數(shù)掃描掃描方式：對(duì)數(shù)掃描

Marker功能8個(gè)Marker

pass/Fail功能內(nèi)置的極限線功能用于pass/Fail測(cè)試