罗德与施瓦茨示波器AC-DC转换器测试基础

这是一篇关于AC-DC转换器测试基础的应用说明文档，主要介绍了AC-DC转换器的基本原理、测试方法及相关测量技术。以下是对这些核心内容的简要概述：

1. AC-DC转换基础:

线性电源：通过铁芯变压器直接连接到电网，提供隔离屏障。变压器降低输入电压，经二极管整流和大电容平滑后，由晶体管线性区域控制输出。

开关模式电源(SMPS)：高频开关原理转换AC到DC，适用于高效率应用。常见拓扑包括单级和多级转换，具体取决于功率等级。

2. 低功率等级转换器:

标准开关转换器：包括整流、滤波、高频变压器和输出整流滤波电路。常见拓扑为反激式和正激式转换器。

反激式转换器：在低功率等级下效率可达90%，成本低且提供电气隔离。适用于笔记本电源和移动充电器。

3. 高功率等级转换器:

两级转换器：包括升压转换器和后级DC-DC转换。升压转换器将脉动直流电压转换为高直流母线电压，后级转换为低电压输出。

LLC谐振转换器：通过半桥将直流输入转换为方波，有效滤除谐波，提供高效率隔离转换。

4. AC-DC转换器测试:

输入线测试：包括功率质量、总谐波失真(THD)、浪涌电流和传导发射测试。

输出线测试：包括输出纹波电压和瞬态负载响应测试。

效率测试：测量输入输出功率，计算效率。

启动和关闭时序测试：测量输入电压到输出电压建立的时间延迟。

5. 测试设备和配置:

测试设备：包括实验室交流电源、电子负载和四通道数字示波器。

探头选择：使用高电压差分探头和电流钳探头，确保足够的带宽和动态范围。

测量准备：进行探头时间延迟校正，确保功率计算准确性。

6. 具体测试案例:

功率质量测试：包括有源功率因数校正(PFC)反激转换器和无PFC反激转换器的功率因数、视在功率、实际功率和总无功功率测量。

纹波电压测试：测量输出纹波电压，包括低频和高频分量。

瞬态负载响应测试：测量负载突变时输出电压的响应时间和过冲。

效率测试：在不同输入电压下测量效率，绘制效率曲线。

7. 测试结果分析:

PFC反激转换器：功率因数为0.97，THD较低，效率较高。

无PFC反激转换器：功率因数为0.34，THD较高，效率较低。

启动时序：测量启动延迟和异常反应，分析过压保护等问题。

8. 结论:

本文介绍了AC-DC转换器的基本原理和测试方法，重点概述了开关模式电源的测试流程和关键测量技术。强调了示波器在实验室测试中的多功能性和重要性，通过合理配置和探头选择可获得准确的测试结果。