教你用示波器测试MOS管功率损耗|必看-KIA MOS管

示波器测试MOS管功率损耗

MOSFET/IGBT的开关损耗测验是电源调试中非常关键的环节，但很多工程师对开关损耗的测量还停留在人工计算的感性认知上，PFC MOSFET的开关损耗更是只能依据口口相传的经验反复摸索，那么如何用示波器测试MOS管功率损耗？

功率损耗的原理图和实测图

一般来说，开关管工作的功率损耗原理图如图 1所示，主要的能量损耗体现在“导通过程”和“关闭过程”，小部分能量体现在“导通状态”，而关闭状态的损耗很小几乎为0，可以忽视不计。

示波器测试MOS管功率损耗　图1（开关管工作的功率损耗原理图）

实际的测量波形图一般如图2所示。

示波器测试MOS管功率损耗　图2（开关管实际功率损耗测验）

MOSFET和PFC MOSFET的测验

对于普通MOS管来说，不一样周期的电压和电流波形几乎完全相同，因此整体功率损耗只需要任意测量一个周期即可。

但对于PFC MOS管来说，不一样周期的电压和电流波形都不相同，因此功率损耗的准确评估依赖较长时间（一般大于10ms），较高采样率（推荐1G采样率）的波形捕获，此时需要的储存深度推荐在10M以上，并且要求所有原始数据（不能抽样）都要参与功率损耗计算，实测截图如图 3所示。

图3（PFC MOSFET功率损耗实测截图）

示波器测试一些常见电路的方法

电池或直流电压测量

测量直流电压要先保证通道的耦合方式处于直流状态，像电池电压的话因为比较低，探头衰减比一般1X即可，垂直档位设置1V或者500mv。然后确保示波器的触发模式处于自动状态。

确保电池有电或者直流电压有电压输出，将探针接到电池或者直流电正极，探头的夹子（也就是接地端）接到电池或者直流负极。

当然接反也没有影响，就是波形显示的时候，会在示波器零电平的下方。打开示波器测量项的平均值，就可以看到直流电压值。

晶振测量

晶振对电容负载较敏感，当使用×1挡时，探头电容相对较大，相当于一个很重的负载并联在晶振电路中，很容易使其停止振荡，因此我们使用10X档的探头更佳。

我们将示波器通道设置为交流耦合，10X档位。确保晶振主板上电运行后，拔掉探头的套子，露出探针。将探头夹子接到主板地线即供电负极端，探针针尖接触到晶振的其中一个引脚。

调节示波器的垂直档位和时基，使波形至少一个周期完整显示于屏幕中。另外，晶振的输出边沿一般比较陡，上升时间较短，因为晶振的输出中包含了较多的高频分量，因此应该将其当作高频信号来看待。

探头×1挡的带宽有限制，而探头×10挡是全带宽开启的，因此必须选用×10挡进行测量。

信号发生器输出信号测量

测量信号发生器发出的波形，一般输出电压在20V峰峰值以内，需要将示波器通道档位调节至1X档，垂直档位一般1V/div即可。

确保示波器通道耦合方式为直流耦合，触发模式处于自动。将信号发生器信号输出口连接至示波器对应通道口，保证信号发生器正常工作输出信号。

然后按一下示波器的AUTO键，让示波器自动调整波形至合理位置即可。如果自动调节后不满意，可自行调节垂直档位和时基调整波形形状。

电源纹波测量

首先探头一般情况下建议使用1X档，避免不必要的噪声衰减影响纹波的测量。同时，记得要将示波器通道的衰减比也调成1X。

纹波属于是交流成分，所以“通道耦合”方式应该使用交流耦合方式，从而限制直流信号的输入。

一般开关电源输出的纹波频率在0~20MHz范围。而高频同步开关噪声和信号反射等引起的噪声在0~1GHz范围。所以应当开启20MHz带宽限制，可将不必要的高频噪声滤除。

电源纹波测量

首先探头一般情况下建议使用1X档，避免不必要的噪声衰减影响纹波的测量。同时，记得要将示波器通道的衰减比也调成1X。

纹波属于是交流成分，所以“通道耦合”方式应该使用交流耦合方式，从而限制直流信号的输入。

一般开关电源输出的纹波频率在0~20MHz范围。而高频同步开关噪声和信号反射等引起的噪声在0~1GHz范围。所以应当开启20MHz带宽限制，可将不必要的高频噪声滤除。

为避免电磁辐射等对信号的干扰，示波器探头接地线要求尽量短，通常使用探头自带的接地弹簧来接地。

最后，可以通过FFT功能，对纹波波形进行频域分析，这样可以准确的知道每个频点上的噪声和由开关引起的纹波大小。

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