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【是德科技感恩月征文】Keysight BenchVue助你洞悉世界难题——交错架构的顶流
阅读: 6450 |  回复: 10 楼层直达

2018/03/22 23:51:46
1
javike[荣誉版主]
电源币:2919 | 积分:67 主题帖:174 | 回复帖:3098
LV12
元帅
此帖被设为精华,作者+10积分

QQ截图20160321155901 内容精选】管理员精心选择的优质内容 快来讨论吧


前几天刚发现Keysight BenchVue推出了2018版的了,赶紧升级体验一把。。。

在对电源系统稳定性进行测试,我个人对Keysight BenchVue是大爱,能帮助我节省很多宝贵的测试验证时间,同时还能助我发现一般测试很难观察到的稳定性和可靠性问题。

交错架构的应用在电源上已经非常广泛了,比如电脑主板和显卡上的多相交错BUCK,目前主流的通讯电源上的交错LLC,微逆变上的交错反激,大功率电源上的交错BOOST PFC……,

4年前我在论坛里发的交错全桥逆变关注度也非常高(【原创】3000W全桥交错式超低待机功耗高频逆变器的设计

而交错架构的好处很多人都有认识到,那么,交错架构真的就没有BUG吗?

接下来借助Keysight BenchVue来洞悉交错架构的世界难题——顶流

测试的是一个交错BUCK模块电源。

采用Keysight MSO4154A测量交错2路的2个下管VGS波形和输出的纹波电压波形。


采用HP 34401A和AG34401A监测输入和输出电压



1

采样Keysight N5765A作为输入电压源。


然后开启Keysight BenchVue

                                             V


2018版的BenchVue这个提示画面升级了



这个提示里基本也是介绍BenchVue中的Test Flow功能的,这个功能可以调用多台仪器设备做系统级的联合测试,而且这个功能还免费。




那么,就用Test Flow了。。。

首先把示波器、2台万用表、电源,都联机进来。

BenchVue 2018变得更便捷了,可以设置识别到仪器后自动加载,而且IO联机也可以自动识别多种连接方式,如:GPIB、USB、LAN。。。。


我现在的万用表和电源就是用GPIB连接的,而示波器是用USB连接的,全部都秒接上了。









BenchVue Test Flow中这些功能都是可以调用的,直接拖动就行了,更详细的操作可以看我之前的帖子和视频:开关电源稳定性的系统级测量工具——是德科技BenchVue软件测评


接下来设定测试程序:


设置程序和相关说明(红字)

测试的是输入10-15V,带载10A时,输出电压、输入电压、输入电流、效率、输出纹波、2路交错BUCK下管VGS驱动占空比。

标签 波形
2018/03/23 00:57:44
2
javike[荣誉版主]
电源币:2919 | 积分:67 主题帖:174 | 回复帖:3098
LV12
元帅

11A

负载10A,输入10-15A,步进0.1V,测试需要51步,也就时有51组数据。

BenchVue Test Flow的右上有测试数据的曲线图,从曲线中可以看出有一段曲线变化是非线性的。

右下显示出51组完整的数据。

查看导出的数据:

仔细看:


从这些数据中可以看出10.5-11.5V输入时,输出纹波增大了2倍以上,占空比变化出现非线性。


接下来,测试20A时的情况:


20A测试,同样时51组数据,在BenchVue Test Flow中同样可以直观的看到这些非线性变化的曲线。





再来仔细看:


仍然是出现了超过2倍以上的纹波,且占空比位非线性变化。


再来看看输入电压的范围:


现在出现在11-12V的范围了。


那么,是什么原因导致的呢?

就这几个数据呈非线性,会不会时测量的误差,或者是外界的干扰呢?


从目前测的102组数据中,虽然是几个数据在非线性跳变,但跳变的数量级相对而言都是成倍以上的,说明这个跳变的过程测量得还不够精细。

但如果对10-15V做更精细的测试,需要测试几百上千组数据。

不过,对于20A的负载下,我们已经可以确定的是:这个非线性的跳变出现在11-12V左右。


那么,接下来,对重点对11-12V进去扫描测试,步进设置为10mV(前面测试时是100mV步进)



这样的测试下来会有101组更精细的数据。



这下不需要仔细看了,纹波都大起来了,整个过程的占空比都是非线性跳变的了。


其中,最高的纹波超过了正常的3倍以上。

在这一组的数据测试中,我追加了示波器对波形屏幕截图。


接下来看看波形。。。

2018/03/23 00:58:57
3
javike[荣誉版主]
电源币:2919 | 积分:67 主题帖:174 | 回复帖:3098
LV12
元帅

101组数据对应的101张波形截图。

这要是手动去操作示波器截图,那估计得折腾一天,有了BenchVue那就是分分钟的事情了。


从波形图中可以看错,开始的几张和后面的几张波形都比较稳定,而中间那些跳变就非常厉害了。


直接通过导出的EXCEL表格中打开数据对应的波形超链接就可以打开对应的波形图。


先看一张11V和12V时的波形:


11V和12V看起来还比较稳定。

同时,检测到交错的2路频率也很一致。




再来看看Vpp最高的那张图:

纹波跳变非常大,交错的2路开关频率都不一致了,有震荡的情况。

这就是交错架构在占空比为50%左右时出现顶流现象导致的。

对BUCK而言,理论上占空比仅由输入和输出电压决定,

但在实际工作时,电感、MOSFET、以及线路都会产生压降,导致这个占空比与理论值有偏差,

所以前面测试10A和20A负载时,出现顶流现象的输入电压范围不一样,

这也导致了工程师在实际测试产品时不严谨的测试可能无法察觉到这个现象。

比如:一个9-18V或者9-36V的标准模块电源,通常测试就是额定输入电压和最高最低输入电压做个基本测试,再或者是1V为步进来测试,都发现不了这个问题,

而,如果做更细致的测试,那工作量将是巨大的,需要不停的调节输入电压并测试和查看波形。。。。如果要生成报告,需要大量的时间测试,同时也需要大量的时间来整理这些测试数据。

有了BenchVue就简单多了,开始测试就不用管了,全自动执行,喝杯水回来就完成了。


关于本测试中用到的示波器,可以移步查看我之前的测评帖:极速体验和超凡可用性打造全效功能的全新体验——是德科技MSOX4154A测评

万用表采用的是德(安捷伦/惠普)的6位半台式万用表34401A,

直流电源采用的是德(安捷伦)的N5765 0-30V/0-50A/1500W可编程直流电源。


在此借助是德科技的MSOX4154A示波器洞悉了关于交错50%占空比顶流这个现象,不过这也的确是个世界难题。


有趣、有料、有惊喜——是德感恩月第三季



2018/03/23 22:17:59
7
javike[荣誉版主]
电源币:2919 | 积分:67 主题帖:174 | 回复帖:3098
LV12
元帅

世界难题已经洞悉完了。

当然,在设计时也是有解决的途径的。

如果大家有兴趣,可以回帖交流。

不论是测试技术,还是电源技术,您顶帖是我分享的动力。


2018/03/27 09:52:07
8
Schoolchild
电源币:0 | 积分:0 主题帖:5 | 回复帖:124
LV5
营长
学习了!
2018/03/23 08:31:42
4
154600[实习版主]
电源币:271 | 积分:63 主题帖:28 | 回复帖:488
LV9
军长
坐等听课
2018/03/23 09:13:56
5
XHH9062[实习版主]
电源币:1608 | 积分:21 主题帖:11 | 回复帖:474
LV7
旅长

已经准备好小板凳,期待更新

2018/03/23 09:24:03
6
电源网-璐璐
电源币:1091 | 积分:72 主题帖:254 | 回复帖:1495
LV10
司令
2018/05/30 14:31:26
9
shanghaiweiji
电源币:0 | 积分:1 主题帖:20 | 回复帖:333
LV7
旅长

版主  这个注入变压器可以配  1102G 测试环路吗?

2018/06/20 08:56:58
10
erjian
电源币:0 | 积分:3 主题帖:1 | 回复帖:28
LV3
排长
???交错buck占空比大于50%,都会出现这个顶流吗?那小于50%的,还需要均流吗?
2018/12/10 13:31:14
11
firefox886
电源币:254 | 积分:5 主题帖:9 | 回复帖:659
LV9
军长
这个问题怎么解决呢?
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