準確驗證輔助偏壓電源啟動順序
- Sonya Chan
- 9月7日
- 讀畢需時 4 分鐘
利用 MXO 5 系列大記憶體與高解析度，完整驗證輔助偏壓電源的啟動過程
一款離線式 AC/DC 開關轉換器 沒有獨立的偏壓電源來供應電力給控制 IC 本身，為此需要額外加入 輔助初級繞組 (primary winding) 和分立元件 (discrete components)，以供應電力給控制電路，驗證這個電路至關重要，需要準確且詳細的 訊號電平 和 時序量測，由於啟動順序時間較長，量測時需考量這項因素，並使用具備足夠記憶體的儀器。
測試任務
離線式 AC/DC 電源 的偏壓電源電路設計至關重要，因其會影響電源的啟動順序，此順序相對耗時，因為偏壓電容器是透過整流後的 脈動 DC 電壓 源，以非常低的恆定電流進行充電，在電容器預充電完成，且偏壓電源超過內部導通閾值後，控制器便能啟動開關操作，輔助繞組 則在幾毫秒後提供偏壓，輔助繞組 能夠提升轉換器在正常運作時的效率；然而，由於恆定電流充電完成後，偏壓電容器僅能提供有限的能量，因此在開關操作透過 輔助繞組 提供足夠電力前，可能會發生 欠壓事件。
在驗證轉換器重疊功能時，量測 輸入電壓、DC 偏壓、PWM 訊號 與 輸出電壓 至為關鍵，在電流源處於工作狀態下，任何 錯誤啟動的狀態訊號 等異常情況，都必須在漫長的啟動順序中被偵測出來；這項任務充滿挑戰，需要 高取樣率 與足夠的 垂直解析度，以涵蓋數百毫秒的長時間量測。
Rohde & Schwarz 測試解決方案
MXO 5 系列示波器 具備高達 500 Mpoints 的標準記憶體，即使在慢速時基設定下，仍能以高取樣率進行細節量測，因此非常適合此任務。
12 位元 ADC 的 垂直解析度 能夠在評估偏壓的導通/關斷閾值時，提供更詳細的 電壓量測，結合高靈敏度的數位觸發功能，能夠捕捉遠端的觸發事件，精準捕捉調節器在數百毫秒後啟動開關操作的關鍵重疊事件，縮放功能 可用於檢視 PWM 脈衝 在高取樣率下的細節，圖 1 顯示了一個典型的啟動順序。
應用
本應用範例使用一款 50 W 的離線式 AC/DC 轉換器，採用 返馳式轉換器 架構，量測其標稱 20 V 的輸出電壓啟動順序，該電路提供智慧型的 恆定電流 功能，以優化啟動順序，在漫長的 恆定電流 操作完成並超過 16.7 V 的導通閾值電壓後，控制器將執行內部的 軟啟動 順序，當此順序成功完成後，轉換器將進入 穩定狀態。
測試配置
在開始任何啟動量測前，需完成多項設定：
必須設定合適的通道並選擇正確的探棒
必須定義視窗觸發，以捕捉控制器導通事件
必須啟用量測功能，例如輸入與輸出電壓之間的延遲
必須選擇各種游標設定以量測訊號電平
必須設定足夠高的取樣率（≥ 100 Msample/s），以實現對約 300 kHz PWM 開關頻率 及其銳利邊緣的精確量測
必須設定足夠的記錄長度，以捕捉整個順序
在啟動量測期間，必須為轉換器定義合適的負載，以及為轉換器提供交流電源
量測啟動順序
完成設定後，需開啟 交流電源 以啟動量測，一旦觸發偵測到偏壓的最低導通閾值，波形便會顯示在畫面上（參見圖 2），上方視窗顯示整個順序，並呈現輸入與輸出電壓（通道 1 與通道 4）之間的延遲，此處的延遲時間為 585 ms，同時也可以觀察到電源進入 穩定狀態 所需的時間，縮放功能 能夠顯示更多訊號細節，將游標移動到影像上，可檢視偏壓（通道 2）的最高導通閾值為 17.4 V，以及關斷電壓為 10.6 V；此電壓值超過了規格書中的關鍵值 10.4 V，確保了來自輔助繞組的偏壓供應速度足夠快。
PWM 脈衝（通道 3）詳細展示了控制器的工作方式，在同一個量測資料上開啟另一個縮放視窗，可以凸顯轉換器在穩定狀態區域的 PWM 脈衝（參見圖 3），將游標移動到該區域，可顯示穩定狀態下的頻率。縮放功能可調整至序列中其他重要點進行觀察。
這種複雜的量測僅有具備大記憶體的 MXO 5 系列 才能實現，在 500 Mpoints 的可用記憶體中，僅使用了 80 Mpoints，這也表示更長的啟動順序或更高的取樣率同樣可以進行驗證。
總結
MXO 5 系列 非常適合需要長時間記錄並進行高度詳細分析的長啟動順序驗證。其出色的大標準記憶體結合 12 位元解析度，可用於對關鍵啟動順序進行高度詳細的分析。
