泰克示波器电源设计阶段详解

电源是所有电子和电气设备的基础设备，电源可以分为很多类别，以适应其供电的各类系统。电源市场竞争日趋激烈，设计人员需要设计出比以往体积更小、更节能、更便宜的电源产品。更高的效率、更高的功率密度、更短的开发周期、更严格的行业标准和更低的成本，同样也给设计人员带来巨大挑战。

电源设计是一项复杂的工作，分成许多步骤。在本指南中，我们将根据电源设计的工作流程，提供 10 个设计阶段中每个阶段的测试小贴士。希望能让您的测试更高效，让您的生活更轻松。

本文包含以下10个部分：
1. 元器件选择和特性分析
2. 低压 DC 回路测试
3. 高压 AC 回路测试
4. 数字和模拟控制电路调试
5. 测试电源工作阶段开关特性
6. 开关损耗和传导损耗测试
7. 效率和指标测试
8. 电源标准一致性测试
9. EMI 调试和预一致性测试
10. 设计验证

元器件选择和特性分析

传统上，元器件制造商详细的产品技术资料为设计人员提供了很全的电源设计所必须的工作特性，但新型电源设计的要求越来越严格，可能要求所有设计人员在标准产品技术资料的参数之外还需分析元器件的特点。
■ 某些关键电源元器件，如 MOSFETs 和 IGBTs，应根据关键参数优进行选择，如开点状态电阻、闭点状态电阻或AC 特性。
■ 应在产品技术资料规定的理想条件之外的温度范围内测试元器件。
■ 还应在真实工作条件下与有源器件一样测试无源器件。


测量小贴士
■ 为测量开点状态小的差异，如栅极阈值电压（VTH）、增益（gM）和开点电阻（RDSON），使用的仪器 应能够驱动几十安培的电流，生成可以测量的电压。同样，对低电流闭点状态测量，如泄漏电流（IDSS）， 使用的仪器应能够提供高电压，生成可以测量的电流。
■ 对击穿电压，确保提供的电压是器件工作电压的几倍
■ 在简单的两端子器件或比较复杂的三四端子晶体管上测量器件电容相对于电压关系（CISS，COSS， CRSS）时，一定要使用能够测试器件 DC 工作电压整个范围的电容测量系统。传统 LCR 仪表会告诉你电容，但不涵盖整个工作电压。

仪器介绍：
■ 吉时利源表可以作为四合一仪器：
- 电压表 / 电流源
- 电压源 / 电流表
- 扫描和函数函数发生器
- 可编程负载
■ 吉时利源表可以测量元器件上的 IV 特性，从几 mV到 3 KV
■ IVy 触摸屏软件适用于安卓平台，可以简便地查看元器件的 IV 特性

低压 DC 回路测试

设计周期的下一个阶段是原型板制作。第一台原型板容易发生各种问题，如电路板布线、焊点、元器件贴装和寄生电容等，因此一定要谨慎。
■ 在开机前，使用数字万用表检查所有输入和输出回路是否有短路。
■ 尽可能把低压模拟电路和数字电路隔离成多个子电路，在原型电路板通电时一次一个电路。
■ 隔离主板供电电源，在有负载和没负载的情况下测试输出。检查输出电压和纹波是否满足预期。
■ 使用精密DC电源为各个低压子电路供电，而不是依赖主板电源。（如果主板电源有多个输出，那么应使用有多条隔离通道的 DC 电源）

测量小贴士
■ 使用 DC 电源，同时显示输出设置和实际被测输出，您可以迅速查看 DC 阶段是否吸收太多的电流。也可以在电源和被测器件之间连接一台 DMM，密切监测负载电流和功耗。
■ 如果您需要为被测系统提供精密电压，可以考虑使用 4 线远程式电源，消除台式电源与被测系统之间的导线导致电压下跌产生的影响。

仪器介绍

■ 吉时利 2280S 精密测量电源提供了 10 nA 分辨率和 0.05% 精度，可以测量低休眠模式下的电流。