一、開關(guān)電源工作原理

1、開關(guān)電源是一種高頻開關(guān)式的能量變換電子電路，常作為設備的電源供應器，常見變換分類有：AC-DC、DC-DC、DC-AC等。

2、開關(guān)電源原理框圖

(1)市電進入電源后，首先經(jīng)過是最前級的EMI濾波電路部份，EMI濾波的重要用途是濾除外界電網(wǎng)的高頻脈沖對電源的干擾，同時還有減少開關(guān)電源本身對外界的電磁干擾。實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EMI濾波，所得到較為平整的正弦波交流電被送入前級整流電路進行整流，整流工作都由全橋式整流二極管來擔任。經(jīng)過全橋式整流二級管整流后，電壓全部變成正相電壓。不過此時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)化為高頻率的脈動直流電，這一步由控制電路來完成。輸出部分通過一定的電路反饋給控制電路，控制電路用來調(diào)整高頻開關(guān)元件的開關(guān)時間比例，以達到穩(wěn)定輸出電壓的目的?？刂齐娐纺壳耙鸭苫瞥闪烁鞣N開關(guān)電源用集成電路。

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

3、開關(guān)電源特點：

(1)開關(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關(guān)狀態(tài)，晶體管上的功耗小，轉(zhuǎn)化效率高。

二、開關(guān)電源測試方法

1、測試項目：環(huán)路增益、輸出阻抗、輸出紋波、開關(guān)噪聲等

2、環(huán)路增益測試：

開關(guān)電源電路可以看作是一個簡單的反饋控制系統(tǒng)

一個負反饋回路，當GH=-1的時候會出現(xiàn)自激(GH稱為開環(huán)增

益)。分解為:幅度條件：|GH|=1、相位條件：GH的相位Φ=-180o

開環(huán)特性是一個很重要的參數(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表示：

增益裕量：Φ=-180o時，0-Gain(dB)

相位裕量：Gain=0時，Φ-(-180o)

通常用波特圖來表示

在測試開環(huán)特性時，開關(guān)電源應工作在閉環(huán)狀態(tài)，以保證系統(tǒng)狀態(tài)的穩(wěn)定。測試方法如下：

(1)測試設備：

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

(2)測試框圖：

開關(guān)電源的輸出加電子負載;誤差放大器的輸入端通過41802A1MΩ輸入適配器和10441B探頭連接到4395A的R端口上;開關(guān)電源輸出通過41802A和10441B連接到4395A的A端口;4395A的射頻輸出通過變壓器加到誤差放大器的輸入和開關(guān)電源輸出端。R通道用來測量注入到環(huán)路的信號，A通道用來測量環(huán)路的輸出信號。A/R就是環(huán)路的開環(huán)特性。為保證測量的準確，在測試之前要進行直通校準。

(3)測試中的注意事項：

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

B、4395A的射頻輸出信號即不能太大也不能太小，信號太小測到都是噪聲，太大則反饋回路飽和。信號的大小取決于變壓器，飽和情況取決于每一個開關(guān)電源，以此沒有一個固定值。

可以在測量的時候改變激勵功率，看A/R、A、R來確定一個合適的激勵功率。

(4)測試結(jié)果讀?。?/p>

A、通常會在fullload、halfload、zeroload幾種情況下測量;

B、相位要在unwrap下讀取

C、增益裕量：A/R的相位為0時的環(huán)路增益

相位裕量：環(huán)路增益為0dB時相位值

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)此時的增益裕量和相位裕量的讀取方法和原理部分介紹時略有不同，原因在于：在測量時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)路增益測試對測試設備的要求：

對測試設備要求4395A(網(wǎng)絡分析儀)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

高頻率分辨率測試點數(shù)：2到801;頻率分辨率：1mHz

對數(shù)掃描掃描方式：對數(shù)掃描

增益和相位模式Format:LogMagandphase

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

小激勵功率輸出功率-60dBm到20dBm

3、輸出阻抗

(1)測試設備：

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

(2)測試框圖：

A/RlinMAG為測試結(jié)果。為了保證測試的準確，要在測試前進行直通校準。

(3)測試中要注意的問題：為了防止從開關(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的阻抗在測試的頻率范圍內(nèi)應該小于幾個歐姆，推薦470uF。

(4)測試結(jié)果：

(5)輸出阻抗測試對測試設備的要求

對測試設備的要求4395A(網(wǎng)絡分析儀)

頻率范圍從100Hz到100KHz甚至更寬頻率范圍從10Hz到500MHz

高頻率分辨率測試點數(shù)：2到801;頻率分辨率：1mHz

對數(shù)掃描掃描方式：對數(shù)掃描

Marker功能8個Marker

pass/Fail功能內(nèi)置的極限線功能用于pass/Fail測試

4、電源輸出波動，開關(guān)噪聲測試

(1)測試設備：4395A、41802A(50ohm到1Mohm轉(zhuǎn)接頭)、10441B(探頭)

(2)測試框圖

使用頻譜儀模式來觀察輸出信號的特性

(3)測試結(jié)果

(4)電源輸出波動，開關(guān)噪聲測試對測試設備的要求

對測試設備的要求4395A(頻譜分析儀)

寬頻率覆蓋范圍頻率范圍從10Hz到500MHz

窄帶寬，測試速度快IFBW：1Hz到1MHz(窄IFBW時測試速度也很快)

對數(shù)掃描掃描方式：對數(shù)掃描

Marker功能8個Marker

pass/Fail功能內(nèi)置的極限線功能用于pass/Fail測試