教你用示波器測試MOS管功率損耗|必看-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2021-01-20
MOSFET/IGBT的開關(guān)損耗測驗(yàn)是電源調(diào)試中非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，但很多工程師對開關(guān)損耗的測量還停留在人工計(jì)算的感性認(rèn)知上，PFC MOSFET的開關(guān)損耗更是只能依據(jù)口口相傳的經(jīng)驗(yàn)反復(fù)摸索，那么如何用示波器測試MOS管功率損耗？
一般來說，開關(guān)管工作的功率損耗原理圖如圖 1所示，主要的能量損耗體現(xiàn)在“導(dǎo)通過程”和“關(guān)閉過程”，小部分能量體現(xiàn)在“導(dǎo)通狀態(tài)”，而關(guān)閉狀態(tài)的損耗很小幾乎為0，可以忽視不計(jì)。
示波器測試MOS管功率損耗 圖1（開關(guān)管工作的功率損耗原理圖）
實(shí)際的測量波形圖一般如圖2所示。
示波器測試MOS管功率損耗 圖2（開關(guān)管實(shí)際功率損耗測驗(yàn)）
對于普通MOS管來說，不一樣周期的電壓和電流波形幾乎完全相同，因此整體功率損耗只需要任意測量一個(gè)周期即可。
但對于PFC MOS管來說，不一樣周期的電壓和電流波形都不相同，因此功率損耗的準(zhǔn)確評估依賴較長時(shí)間（一般大于10ms），較高采樣率（推薦1G采樣率）的波形捕獲，此時(shí)需要的儲存深度推薦在10M以上，并且要求所有原始數(shù)據(jù)（不能抽樣）都要參與功率損耗計(jì)算，實(shí)測截圖如圖 3所示。
圖3（PFC MOSFET功率損耗實(shí)測截圖）
電池或直流電壓測量
測量直流電壓要先保證通道的耦合方式處于直流狀態(tài)，像電池電壓的話因?yàn)楸容^低，探頭衰減比一般1X即可，垂直檔位設(shè)置1V或者500mv。然后確保示波器的觸發(fā)模式處于自動狀態(tài)。
確保電池有電或者直流電壓有電壓輸出，將探針接到電池或者直流電正極，探頭的夾子（也就是接地端）接到電池或者直流負(fù)極。
當(dāng)然接反也沒有影響，就是波形顯示的時(shí)候，會在示波器零電平的下方。打開示波器測量項(xiàng)的平均值，就可以看到直流電壓值。
晶振測量
晶振對電容負(fù)載較敏感，當(dāng)使用×1擋時(shí)，探頭電容相對較大，相當(dāng)于一個(gè)很重的負(fù)載并聯(lián)在晶振電路中，很容易使其停止振蕩，因此我們使用10X檔的探頭更佳。
我們將示波器通道設(shè)置為交流耦合，10X檔位。確保晶振主板上電運(yùn)行后，拔掉探頭的套子，露出探針。將探頭夾子接到主板地線即供電負(fù)極端，探針針尖接觸到晶振的其中一個(gè)引腳。
調(diào)節(jié)示波器的垂直檔位和時(shí)基，使波形至少一個(gè)周期完整顯示于屏幕中。另外，晶振的輸出邊沿一般比較陡，上升時(shí)間較短，因?yàn)榫д竦妮敵鲋邪溯^多的高頻分量，因此應(yīng)該將其當(dāng)作高頻信號來看待。
探頭×1擋的帶寬有限制，而探頭×10擋是全帶寬開啟的，因此必須選用×10擋進(jìn)行測量。
信號發(fā)生器輸出信號測量
測量信號發(fā)生器發(fā)出的波形，一般輸出電壓在20V峰峰值以內(nèi)，需要將示波器通道檔位調(diào)節(jié)至1X檔，垂直檔位一般1V/div即可。
確保示波器通道耦合方式為直流耦合，觸發(fā)模式處于自動。將信號發(fā)生器信號輸出口連接至示波器對應(yīng)通道口，保證信號發(fā)生器正常工作輸出信號。
然后按一下示波器的AUTO鍵，讓示波器自動調(diào)整波形至合理位置即可。如果自動調(diào)節(jié)后不滿意，可自行調(diào)節(jié)垂直檔位和時(shí)基調(diào)整波形形狀。
電源紋波測量
首先探頭一般情況下建議使用1X檔，避免不必要的噪聲衰減影響紋波的測量。同時(shí)，記得要將示波器通道的衰減比也調(diào)成1X。
紋波屬于是交流成分，所以“通道耦合”方式應(yīng)該使用交流耦合方式，從而限制直流信號的輸入。
一般開關(guān)電源輸出的紋波頻率在0~20MHz范圍。而高頻同步開關(guān)噪聲和信號反射等引起的噪聲在0~1GHz范圍。所以應(yīng)當(dāng)開啟20MHz帶寬限制，可將不必要的高頻噪聲濾除。
電源紋波測量
首先探頭一般情況下建議使用1X檔，避免不必要的噪聲衰減影響紋波的測量。同時(shí)，記得要將示波器通道的衰減比也調(diào)成1X。
紋波屬于是交流成分，所以“通道耦合”方式應(yīng)該使用交流耦合方式，從而限制直流信號的輸入。
一般開關(guān)電源輸出的紋波頻率在0~20MHz范圍。而高頻同步開關(guān)噪聲和信號反射等引起的噪聲在0~1GHz范圍。所以應(yīng)當(dāng)開啟20MHz帶寬限制，可將不必要的高頻噪聲濾除。
為避免電磁輻射等對信號的干擾，示波器探頭接地線要求盡量短，通常使用探頭自帶的接地彈簧來接地。
最后，可以通過FFT功能，對紋波波形進(jìn)行頻域分析，這樣可以準(zhǔn)確的知道每個(gè)頻點(diǎn)上的噪聲和由開關(guān)引起的紋波大小。
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