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【测评】玩转LLC电源的利器——鼎阳SDS2304X超级荧光示波器
阅读: 4365 |  回复: 26 楼层直达

2016/10/27 15:26:59
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javike[荣誉版主]
无所不能无所不会
电源币:2906 | 积分:37 主题帖:162 | 回复帖:3074
LV12
元帅

QQ截图20160321155901  高效、易用、便捷的电源调试助理——是德科技E36313A可编程直流电源测评

QQ截图20160321155901  在测试完智能手表的功耗之后,我发现了两个比较严重的问题……

QQ截图20160321155901  有几个人知道Tag 在不同工作状态下背后隐藏的秘密!


LLC拓扑以其第成本高效率的优势迅速得到广泛的应用,但LLC电源中很多需要大时基下采集完整周期的数据波形让目前市面上很多低存储示波器的显得捉襟见肘。

最近刚好拿到了一台玩着LLC电源的利器——鼎阳SDS2304X超级荧光示波器。

为什么说SDS2304X是玩转LLC电源的利器呢?

后面我会进行相关的电源波形实测。


首先大家关心的应该还是性价比吧。

鼎阳的愿景是:让每位电子工程师都能拥有专业级的测试测量仪器产品。

那么,这个愿景也必然是以高性价比为前提的,继SDS3000系列之后(相关测评:http://www.dianyuan.com/bbs/1503791.html),鼎阳推出SDS2000X系列再次刷新了性价比之王的位置。


在鼎阳官网上就有参考价格(含税),SDS2000X起步价低至6000+RMB(官网链接:http://www.siglent.com/oscilloscope/SDS2000X


之前在【实测】电流模式LLC帖子时就有网友询问我这台SDS2000X系列的示波器使用心得,接下来会进行详细的测评。


先来看看SDS2000X系列示波器的官方介绍:


说了这么多,来一张实物高清照:



我的这台是SDS2304X,也是SDS2000X系列中的最高版本。

先来说一下工程师们最关心的指标:

SDS2304X具备140Mpts的存储深度,而且是毫不妥协的SDS2000X系列中最低标配都是满满的140Mpts哦;

2GSa/s的采样率,这个不得不点个大大的赞,因为SDS2304X在双通道使用时(1和2通道)依然能保持2GSa/s的采样率。相比只能单通道时具备最高采样率的其他示波器而言,这个采样率就很给力了。

最大带宽300MHz,SDS2000X虽然具备70Mhz、100MHz、200MHz、300MHz可供选择,但随着电子技术的飞速发展,目前300MHz的带宽已经属于主流了,也是应对高速数字电源的工程师们刚好能满足应用测试的带宽。

另外,SDS2000X采用了新一代的SPO技术,波形捕获率高达50万帧/秒(Sequence模式)。具有256级波形灰度和色温显示。

。。。。。。。

更多的指标我就不一一列举了。

接下来说说SDS2304X我感觉最贴心的设计:


看到这个蓝色的小按键了么,Print打印,没错,也是存储,插上U盘,只需要按一下这个按键,就会自动存储波形到U盘。

这个功能太方便太给力了。

存储波形时再也不用去翻save目录下的保存菜单了。

当然,SDS2000X还有很多这样给力的功能按键。



 SDS2000X包含10种贴心的一键操作。

同时,SDS2000X的所有旋钮都是多功能键,每个旋钮都支持按键功能。

赞!赞!赞!



另外还有1个给力的多功能旋钮按键:


SDS2000X相比SDS3000少了触摸屏,但大多数功能都可以通过这个旋钮按键来实现。

在需要精确调节时,可以使用这个多功能键调出输入菜单:



同时可以配合触发功能中的Level键能实现更便捷的选择和输入。


再来看看功能接口:


模拟探头输入接口

这个接口的参数似乎已经标准化了。




数字逻辑通道输入接口D0-D15

16路数字通道(MSO),支持多种串行总线触发和解码,如:IIC、SPI、UART/RS232、CAN、LIN……



这3个依次是:

1. USB接口,可以外接大容量U盘存储波形;

2. 1KHz的校准方波信号输出;

3. 25MHz的任意波形发生器(AWG)的输出接口,内置10种常用波形。


来个背影:


背部相对简单了。


背部4个接口:

1. 触发输出,可以利用这个端子检测当前的波形捕获率的信号,也可以用于量化时的Pass/Fail信号监测脉冲输出。

2. 外部触发通道,可以实现多示波器同步或者外部信号进行时钟触发。

3. 上行USB接口,用于联机控制示波器。

4. LAN接口,可以通过连接网络实现远程操控。


再看看苗条的侧影:


100mm的厚度真的真的给工程师们很节省宝贵的桌面空间。


。。。。。。下接第4帖。。。。。

四通道3MHz低功耗低噪1.8V CMOS运算放大器 IO-Link数字输入集线器参考设计 低噪声稳压开关电容电压逆变器
单电流限流配电开关5-SOT-23 -40至85 带音频附件支持的USB Type-C™电源通道保护 具有40μA静态电流的 2A SIMPLE SWITCHER®、降压稳压器
12位,2.7-GSPS,RF采样模数转换器 单USB车载充电器带电缆补偿和电池短路保护 LP38798-ADJ Hi PSRR超低噪声 800mA低输入电压稳压器
2016/10/27 16:03:15
2
yjx-dianyuan.com
电源币:387 | 积分:0 主题帖:13 | 回复帖:149
LV5
营长
荧光是神马?
2016/10/28 11:26:04
3
javike[荣誉版主]
无所不能无所不会
电源币:2906 | 积分:37 主题帖:162 | 回复帖:3074
LV12
元帅

超级荧光示波器就是鼎阳SPO技术,Super Phosphor Oscilloscope。

涵盖鼎阳自主创新的波形采集,以及图形处理引擎,支持高达110000wfm/s的波形捕获率(Sequence模式支持高达500000wfm/s,256级的辉度等级或色温显示,支持深存储,采用全新的数字触发技术,支持丰富的触发类型和精确的触发。所有这些技术统称为SPO技术。

2016/10/28 14:35:48
4
javike[荣誉版主]
无所不能无所不会
电源币:2906 | 积分:37 主题帖:162 | 回复帖:3074
LV12
元帅

。。。。。。上接第1帖。。。。。


前些天采用SDS2304X测试过基于NCP1399电流模式LLC的DEMO,接下来就测试2款电压模式的LLC。

首先测一款LLC拓扑恒流输出的LED驱动电源:

方案采用的是大家都很熟悉且经常吐槽的L6599。当然,前面还有1级APFC。

这款电源满载时输出规格为恒流4A@38V.


话不多说,直接进入主题。。。

工作波形先测起来:


双通道在5mS的大时基下,具备140Mpts存储深度仍能保持2GSa/s的高采样率。


放大:



说明:

1. 2通道(紫色)采用CYBERTEK DP6130差分探头测量LLC功率MOSFET下管的VDS电压波形。

2. 3通道(蓝色)采用TEK 30A电流探头测量LLC主变压器的初级Ip电流波形。


再对比看看小时基下搞采样率的波形:


具备140Mpts存储深度,双通道2GSa/s采样率,细节捕获就是这么给力!!!

2016/10/28 14:46:26
5
javike[荣誉版主]
无所不能无所不会
电源币:2906 | 积分:37 主题帖:162 | 回复帖:3074
LV12
元帅

接下来测试大家吐槽之一——输出纹波:



说明:

测试方式和前些天电流模式的LLC测试方式完全一样。

SDS2304X 300M带宽全开测试。

输出端仅并联1个10uF100V的电容测试纹波。

其中:

1通道(黄色)为纹波电压,采用BNC同轴线剪掉一段直接焊接输出端测量。

3通道(蓝色)为纹波电流,采用Tektronix A6312有源电流探头测量。


5mS的大时基2GSa/s 采样率下有明显的工频纹波分量,电流的频率直接被测得为100.0HZ。

输出38V@4A

纹波电压=0.214/38=0.56%

纹波电流=0.332/4=8.3%




放大:



可以很明显的看出在输出电压纹波中同样饱和高频开关噪音。


再来看看把带宽限制到20M的纹波:



电压纹波=0.158/38=0.42%

电流纹波=0.308/4=7.7%


放大:

开关噪音是LLC无法避免的,或许输出加一级LC可能会好些。

有兴趣的可以讲电压模式的LLC对比前面测量的电流模式LLC:http://www.dianyuan.com/bbs/1533136.html(第58帖)


。。。。。。下接第9帖。。。。。。




2016/10/28 14:58:38
6
心如刀割[版主]
电源币:2253 | 积分:17 主题帖:52 | 回复帖:772
LV8
师长

我只是比较羡慕有个电流探头

2016/10/28 15:10:54
7
javike[荣誉版主]
无所不能无所不会
电源币:2906 | 积分:37 主题帖:162 | 回复帖:3074
LV12
元帅
一个字——————————买买买!!!
2016/10/28 15:17:03
8
ymyangyong[版主]
集齐10个最佳回复
电源币:1789 | 积分:369 主题帖:2 | 回复帖:5109
LV12
元帅
我数学没学好,这好像是3个字
2016/11/21 13:23:37
25
unique09
电源币:78 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:7
LV1
士兵
图上的电流探头是个好东西,两三个可以买这台示波器了
2016/10/31 14:08:29
9
javike[荣誉版主]
无所不能无所不会
电源币:2906 | 积分:37 主题帖:162 | 回复帖:3074
LV12
元帅

。。。。。。。上接第4帖。。。。。。


继续测试电压模式LLC的动态。


说明:


1通道(黄色):采用Tektronix P5205A有源差分探头测量LLC功率管上管驱动电压VGS波形。

2通道(紫色):采用Cybertek DP6130有源差分探头测量LLC功率管下管驱动电压VGS波形。

3通道(蓝色):采用Tektronix A6302有源电流探头测量输出Iout的电流波形。

4通道(绿色):采用Siglent SP2030A无源探头测量输出电压Vout波形。



这和上次电流模式LLC的测试方法一致,同样是采用KIKUSUI PLZ1003W电子负载的CV模式从空载切换到满载。


从波形中可以看出,时基大道10mS左右才能捕获到整个切换过程。在4通道70Mpts的存储深度下,采样率也只有500Msa/s。想一下那些存储只有数M以下的怎么玩呢?

随着存储深度的降低,采样率也会成倍降低,过低的采样率就无法采样到真实的细节波形了。

所以说玩LLC的确需要个给力的示波器才行。


下面展看看看细节:

电流爬升后的几个周期,驱动波形居然是反复断续的。。。。




电流爬升的过程。驱动有些滞后,而且开关的噪音会反应到输出的电流上。



电流爬升起来后又掉下去了。。。而且这个波形有点忒磕碜了吧。

2016/11/01 16:04:35
10
javike[荣誉版主]
无所不能无所不会
电源币:2906 | 积分:37 主题帖:162 | 回复帖:3074
LV12
元帅

继续测试带载开机的波形。。。

 

还是采用CV模式带载开机:

采用100mS的超大时基观测整个带载开机的过程。

 

从上电时的干扰信号来判断,上电后约65mS左右L6599才开始输出脉冲,同时输出电压开始爬升,电压爬升到正常输出电压值5mS后电流才开始爬升。这或许是电子负载CV模式响应滞回导致的吧。

 

 

2016/11/01 16:06:53
11
javike[荣誉版主]
无所不能无所不会
电源币:2906 | 积分:37 主题帖:162 | 回复帖:3074
LV12
元帅

提高触发电流的阈值,同时减小时基到10mS的大时基下观测电压和电流爬升的过程:

从波形中可以看出,电压爬升到输出值后,L6599的输出波形出现断续,之后电流才开始爬升,电流爬升起来后出现了一个奇葩的震荡。

2016/11/01 16:23:11
12
javike[荣誉版主]
无所不能无所不会
电源币:2906 | 积分:37 主题帖:162 | 回复帖:3074
LV12
元帅

 

放大看看:

放大后可以看到,在电压爬升的这段时间内,L6599的波形也是有断续的。

 

再次放大:

这个时候可以看到,在电压开始爬升前,L6599的下管会输出1个脉冲,之后过了一会才输出第2个脉冲,而且第2个脉冲也是上管的。

注意:这个脉冲和前面测的NCP1399有些不同哦,NCP1399的第1脉冲是下管,而脉宽明显大,第2脉冲就是上管了。

当然,这些时序都是为了给上管的自举供电充电的。

 

继续放大:

从这里我们可以看到L6599被吐槽的驱动上或多或少的尖峰毛刺波形。

在10mS的大时基下仍能观测到这些毛刺,包括前面那个上电自举充电脉冲都能清楚的观测到,

这要归功于SDS2304X高达140Mpts的存储深度保持着高采样率带来的便利了。

 

 

 

2016/11/01 16:26:44
13
javike[荣誉版主]
无所不能无所不会
电源币:2906 | 积分:37 主题帖:162 | 回复帖:3074
LV12
元帅

再放大看看电压爬升起来后,电流还没开始爬升这段时间的波形:

这个断续间隔周期逐渐变大,又突然减小,这样的驱动会不会对MOSFET带来过多的开关损耗呢?

2016/11/01 16:33:36
14
javike[荣誉版主]
无所不能无所不会
电源币:2906 | 积分:37 主题帖:162 | 回复帖:3074
LV12
元帅

再放大看看电流爬升的波形:

电流开始爬升时驱动也会断断续续的,带似乎又有点规律,3个脉冲一起??

而且这个过程会导致输出的电流上有开关噪音哦。

 

再看看电流爬升起来震荡的波形:

看到这个波形,我真的想问:这是什么鬼?万圣节没过完么?闹的哪一出?

 

继续放大看看:

对应看驱动波形貌似没有什么变化,为什么电流波形会这样呢?

 

驱动波形看起来还是蛮正常的哦。

 

那么问题来了:


这个电流是怎么了?


2016/11/03 15:03:43
15
javike[荣誉版主]
无所不能无所不会
电源币:2906 | 积分:37 主题帖:162 | 回复帖:3074
LV12
元帅

先做一个小结:

对于电压模式LLC这种动态响应比较慢的拓扑进行动态测量时,需要5mS至10mS,甚至更大的时基才能捕获到整个完整的周期,

同时还需要放大查看每个开关周期是否有突发异常的情况,就需要高采样率才能保证采集到的波形有丰富的细节和高保真的波形,

这个时候一台高存储的示波器是必不可少的,所以说玩LLC需要一台好的示波器。

SDS2304X具备140Mpts的存储深度,能在大时基下保持高采样率进行波形捕获,

同时,SDS2304X具备300MHz带宽,对于那些高开关频率(1MHz左右)的DC-DC LLC的测量更是给力。

2017/06/28 12:12:41
27
cow622
电源币:26 | 积分:3 主题帖:6 | 回复帖:10
LV4
连长
吐槽一下,感觉楼主是搞推销仪器的,另外你这些波形看着好朦胧,就不能把波形亮度调高一点么?
2016/11/13 12:30:46
21
417zhouge[版主]
电源币:834 | 积分:121 主题帖:9 | 回复帖:947
LV9
军长

这个电流的问题,把负载换成纯电阻看看,这个电流是不是还是这个样子滴。

就可以判断是电子负载导致,还是输出电容与线路电感的振荡还是环路或者其他情况引起。

2016/11/14 09:11:16
22
javike[荣誉版主]
无所不能无所不会
电源币:2906 | 积分:37 主题帖:162 | 回复帖:3074
LV12
元帅
是有电子负载的原因,但也有电源的原因,纯阻的没有测,我先找找合适的电阻,不过电阻做负载电流上升的斜率会小很多,也不能反应电源真实的动态响应。
2016/11/03 15:12:01
16
javike[荣誉版主]
无所不能无所不会
电源币:2906 | 积分:37 主题帖:162 | 回复帖:3074
LV12
元帅

采用SDS2304X测完了2款电流模式和电压模式的恒流输出的LLC。

大家还想不想看看恒压模式的LLC表现。

手上还有2台电流模式和电压模式且不同方案的恒压输出的LLC DEMO。

不过您的顶帖才是我发帖的动力哦。。。

2016/11/11 08:02:34
17
祖韩
电源币:142 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:297
LV7
旅长
这是英飞凌的DEMO吗
2016/11/11 19:33:55
18
javike[荣誉版主]
无所不能无所不会
电源币:2906 | 积分:37 主题帖:162 | 回复帖:3074
LV12
元帅
是的,没人有兴趣看看效果吗?
2016/11/12 08:50:35
19
祖韩
电源币:142 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:297
LV7
旅长
有兴趣,放上来大家欣赏一下啊。看到这里其实我都对这款示波器有点心动,价格合适,功能不错。
2016/11/14 09:14:35
23
javike[荣誉版主]
无所不能无所不会
电源币:2906 | 积分:37 主题帖:162 | 回复帖:3074
LV12
元帅
SDS2000X在100M以上存储深度里应该是最便宜的一款了,对于经常需要基于50HZ的基波对应时基下测试,SDS2000X是非常不错的选择,性价比非常高。
2016/11/13 12:24:12
20
417zhouge[版主]
电源币:834 | 积分:121 主题帖:9 | 回复帖:947
LV9
军长

上波形,上图,坐等。

这些不同的IC实现的功能,感觉都差 不太多啊。

2016/11/14 09:15:36
24
javike[荣誉版主]
无所不能无所不会
电源币:2906 | 积分:37 主题帖:162 | 回复帖:3074
LV12
元帅
再怎么变也还都是LLC半桥呗,不过细致的功能还是有很大的变化的。
2017/04/24 16:23:25
26
大林电源
电源币:44 | 积分:0 主题帖:80 | 回复帖:597
LV9
军长
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