【是德科技感恩月征文】是德1000示波器實測開關(guān)電源性能講解
我自己手頭上有兩款示波器,一款是普源的DS1052E,雙通道,50M帶寬,1G的采樣頻率,另一臺是日本橫河的DL1540C,四通帶,帶寬150M,采樣頻率1G。趁著這幾天公司還沒有正式開工,我把公司的一臺是德雙通道的DSOX1102G(70MHz帶寬,2G采樣率)也拿到我自己的實驗室針對我目前調(diào)試成功的這款各節(jié)點波形進(jìn)行實測比對。
目前個人的想法是爭取把這三款示波器的優(yōu)缺點均羅列出來,供大家參考。當(dāng)然這樣的比對對于三款示波器而言不一定很公平,這三款示波器根本不是一個檔次的示波器。不過作為一個技術(shù)發(fā)燒友也管不了那么多了。
這三款示波器對開關(guān)電源節(jié)點波形的測量比較,我目前考慮從操作易用性,具備的測試功能,性價比,風(fēng)扇噪音大小,采樣波形細(xì)節(jié),元器件用料這6個方面進(jìn)行比較,順帶著把手頭上調(diào)試的諧振去磁正激電源的電氣特性及原理分享給大家。
首先上場的示波器是普源DS1052E,這款示波器是我當(dāng)初學(xué)習(xí)開關(guān)電源技術(shù)省吃儉用花了1700大洋購買的,差不多用了5年左右,性能一直很穩(wěn)定,作為入門級的示波器使用,個人覺得綽綽有余,我一直使用至今。這款示波器個人覺得優(yōu)點很多,第一操作很簡單,非常容易上手。第二常規(guī)的電氣參數(shù)的測量均有,第三價格個人覺得也比較實惠,入門級的價格。
優(yōu)點說完了,接下來說說他的不足。第一,風(fēng)扇噪音很大,特別是晚上調(diào)試電路的時候,噪音我個人不太能接受。后來我忍無可忍,一怒之下把示波器拆開,把風(fēng)扇給卸下來了。當(dāng)時我以為這款示波器風(fēng)扇是可以自動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的,哪知道僅僅是個普通風(fēng)扇。另外我準(zhǔn)備給風(fēng)扇上點縫紉機(jī)油,潤滑潤滑軸承,達(dá)到降低噪音的目的,揭開風(fēng)扇上的標(biāo)簽,軸承竟然是封死的,郁悶的很。好歹也差不多2K的玩意,區(qū)區(qū)一個散熱風(fēng)扇竟然舍不得用點好料。
這款示波器風(fēng)扇拆掉后,我開機(jī)老化了一天,機(jī)殼還是有點溫度的,不過我個人覺得還能接受,也就沒有再管他,風(fēng)扇拆掉了,世界確實安靜了不少。
下圖即為我拆下來的風(fēng)扇,很普通的一款DC12V直流供電風(fēng)扇:
接下來是各節(jié)點實測電氣參數(shù):
這款電源輸入電壓范圍為18V-36V,輸出電壓為12V,輸出電流2.5A,拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為諧振去磁正激拓?fù)?,采用的芯片為UC3843,振蕩頻率280K,變壓器磁材PC40,當(dāng)然完全可以用PC44或者PC95,不過我比較喜歡用市面上常用的磁材(有人可能有疑問,PC40可以工作這么高的頻率嗎?后面我會解答這一問題),直接上圖吧:
輸入電壓:
節(jié)點測試實物照片,目前測試的節(jié)點為功率MOS的柵極驅(qū)動波形以及漏極波形,其他節(jié)點的波形沒有測試,主要是嫌麻煩。
無負(fù)載狀態(tài)節(jié)點波形,上波形為功率MOS漏極對地波形,下波形為功率MOS柵極驅(qū)動波形:
由波形圖可知,這款電源輕載狀態(tài)是處于輕微振蕩狀態(tài),為了確保其可靠工作,輸出級需要焊接假負(fù)載,我裝了3個0805,1K的電阻,使其強(qiáng)制工作在輕載狀態(tài),系統(tǒng)自激振蕩的現(xiàn)象稍微改善了一點,犧牲一點的效率也是在所難免的。
實測柵極及漏極節(jié)點波形:
0.1A柵極和漏極波形,上波形為漏極對地波形,下波形為柵極對地波形:
使用普源DS1052E示波器對諧振去磁電源板的測試就到此結(jié)束。前文已經(jīng)講了這款示波器的諸多優(yōu)缺點,接下來再補(bǔ)充說說這款示波器。
普源的這款示波器其易用性非常高,觀察其面板可以發(fā)現(xiàn)常用的功能按鍵設(shè)計布局很合理,不管是按鍵還是旋鈕用料都比較扎實,易用性不錯,屏幕采用的是5.6寸TFT液晶屏,對于波形的顯示個人覺得足夠了。常規(guī)需要測試電氣參數(shù)均可以自由的調(diào)用顯示,這點非常好。
不足之處除了風(fēng)扇噪音過大,另一點不足就是波形圖像的存儲功能。這款示波器雖然號稱可以通過串口數(shù)據(jù)線和電腦通信,從而保存其存儲的電路節(jié)點波形,但是我實際使用了一下,必須使用普源配套的上位機(jī)通信軟件,同時通信速度較慢,保存的圖像格式也不是JPEG或者BMP格式。
該款示波器自帶USB存儲接口,保存節(jié)點波形圖像時,可以直接保存在U盤中,但是實測貌似不好用,當(dāng)然也可能是我自己不太熟悉其使用方法導(dǎo)致的。有熟悉這款示波器的存儲功能的朋友可以站出來為這款示波器正名,我看到后會及時改正,謝謝。
這個自己的實驗室牛了。
感覺也沒有什么可比性,測試技巧倒是可以學(xué)一下。
從校正波形就可以發(fā)現(xiàn)是德的這款示波器波形比普源示波器的波形分辨率高,且細(xì)節(jié)更加細(xì)膩。另外這款示波器的屏幕采用的是7英寸WVGA顯示屏,畫面清晰度及分辨率和普源的DS1052E相比,確實高出了不少。查看該款示波器的技術(shù)手冊,這款示波器還具備 函數(shù)發(fā)生器功能和環(huán)路響應(yīng)分析功能,這兩個功能確實非常實用。接下來我實際測試一下,看看這兩種功能。
首先是函數(shù)發(fā)生器功能,通過Wave Gen按鍵調(diào)出函數(shù)發(fā)生器功能,默認(rèn)輸出波形為1kHz,峰峰值為500mV的正弦波,不過直接用是德示波器本身自帶的探頭無法測量,需要通過外接的示波器才可以測量該輸出波形。
示波器調(diào)出函數(shù)發(fā)生器功能界面:
六種常用信號波形界面:
開關(guān)電源的測試過程中,最難測試的部分有兩個,第一個是變壓器磁材的諸多特征曲線,另一個是電源本身的環(huán)路響應(yīng)分析。前一個因素制約著變壓器的諸多電氣特性,后一個因素制約著電源本身的穩(wěn)定性。前者我們在計算變壓器時取值?B盡量需要保守一點,一般0.16-0.3左右,后者大多數(shù)工程師只能通過實測加試湊法解決。不過是德這款示波器卻自帶頻率響應(yīng)分析測試功能,個人覺得這項功能意義重大。查了一下這款示波器的應(yīng)用手冊,對于開關(guān)電源的測試需要配備專用的隔離驅(qū)動變壓器,目前手頭上沒有,不過我可以先試一試示波器自帶的這項頻率分析功能:
通過analyze按鍵調(diào)出頻率分析功能,下圖即為頻率分析功能界面:
在沒有外接測試電路板的前提下, 通過調(diào)用頻率分析功能,實際的體驗了一把頻率分析測試功能:
輸入輸出測試接線示意圖:
掃頻分析參數(shù)設(shè)置:
增益及相位參數(shù)設(shè)置
增益,相位與頻率關(guān)系分析界面
這款示波器自帶的函數(shù)發(fā)生器功能,個人覺得用途不是非常大,但是頻率分析功能我個人覺得實際的應(yīng)用價值非常高,雖然其掃頻范圍比較窄只有20HZ至20MHz,但是對于常規(guī)的開關(guān)電源的環(huán)路分析我覺得應(yīng)該算是綽綽有余了。就這一項功能,我覺得這款示波器廣大的電源工程師應(yīng)該配備一臺。當(dāng)然其環(huán)路測試用的隔離變壓器應(yīng)該也不便宜,不過總算可以告別僅僅只能通過玩玩仿真軟件來分析電源的環(huán)路穩(wěn)定性的日子了。這一功能我覺得非常好用。
接下來說說這款示波器的不足吧,當(dāng)然也可以說是個人的一點使用習(xí)慣吧。首先是按鍵的布局設(shè)計,我覺得不怎么合理。我們用的比較多的AUTO-SCALE功能按鍵以及MEASURE測試按鍵等等,是德科技設(shè)計的不是很友好。
首先說說AUTO-SCALE功能按鍵,這個按鍵平時的測試過程中應(yīng)用非常多,不過是德卻將它設(shè)計成小小的嵌入式按鍵,實際操作起來經(jīng)常需要一只手按住示波器,一只手來按鍵,個人覺得比較吃力。且由于按鍵比較小,有時候輕輕按一下,還不一定管用,需要用力按一下才行。
開關(guān)電源節(jié)點電氣波形的測量涉及到好多參數(shù),比如峰峰值,平均值,有效值,最大值,最小值,頻率,占空比,上升沿,下降沿等等。這些參數(shù)均在Measure按鍵子菜單下,是德的這款示波器我實際的使用了一下,發(fā)現(xiàn)其測試參數(shù)雖然能完全顯示出來,但是電氣參數(shù)界面擋住了測試波形。優(yōu)利德
如果通過選擇調(diào)用,則最多僅僅支持同時顯示四組電氣參數(shù),我覺得這是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,軟件是否可以升級改進(jìn)一下,能夠同時顯示多個電氣參數(shù),最好可以設(shè)計成多個參數(shù)指定調(diào)用模式,我想顯示幾個參數(shù)就顯示幾個參數(shù),同時電氣參數(shù)和波形能夠互不干涉,這樣我覺得更合理更人性化一點。
最后一點,目前個人覺得最不能接受的就是其風(fēng)扇的噪音,這款示波器只要一開機(jī),風(fēng)扇便嗡嗡直響,應(yīng)該也是使用的普通的不可控速的風(fēng)扇,個人覺得這一點是最不能接受的。本來調(diào)試電路是需要比較安靜的環(huán)境,這玩意一開下來,耳邊就多了一只小蜜蜂,心情相當(dāng)煩躁。這款示波器市場售價在7K-8K左右,也算是一款中高端的示波器了,區(qū)區(qū)一個控速風(fēng)扇,我覺得這點成本還是不要節(jié)約的好。
周末在家終于有時間繼續(xù)更新帖子了,這會老婆孩子都還在睡覺,周一到周五忙的團(tuán)團(tuán)轉(zhuǎn),周六還得加班加點的搞,真心覺得搞電子技術(shù)的兄弟朋友們不容易,每天都得面對各種各樣的問題,一個問題解決了,松了一口氣,過會又來一個問題,煩不勝煩。結(jié)婚了,家庭中的瑣事又得消耗自己太半的精力和耐心。陋室銘中那段經(jīng)典的語句:“談笑有鴻儒,往來無白丁??梢哉{(diào)素琴,閱金經(jīng)。無絲竹之亂耳,無案牘之勞形”,很向往,不過貌似我這樣置身于紅塵中的俗人這輩子只有羨慕的份了。
之前準(zhǔn)備繼續(xù)把我手頭上的橫河DL1504C的示波器拿出來繼續(xù)對比講解的,不過由于買的是二手老機(jī),這幾天不知怎么搞的,突然出問題了,還得抽時間修一修。公司另一款是德的四通道示波器正好可以拿來操作演練分析分析。公司這款四通道示波器型號為DSOX3024T,廢話少說,直接上測試照片。