创新自动测试方案：安全测量MOSFET电压与电流波形

本文主要探讨了在现代开关电源（SMPS）设计和测试中的关键挑战，特别是在高效、高功率密度以及瞬时负载条件下，确保安全准确地探测电压和电流波形的重要性。随着技术的发展，电源测量的需求变得更加复杂，传统的测量方法，如使用万用表和手动计算，已经无法满足精度和安全性的要求。 在设计过程中，开关电源需要高效运作，这意味着降低开关损耗和磁性器件的功率损耗，同时要求控制环路具有更快的响应速度。为了实现这些目标，设计师面临诸多挑战，包括满足不同地区和标准的电源质量要求，如功率电平、输出纯度、谐波反馈等。此外，电源系统的可靠性和故障定位也是至关重要的。 在测量方面，传统的示波器曾经是主要工具，但面对高频和浮动信号（例如MOSFET控制的电流，其频率范围从几千赫兹到几兆赫兹），需要特别的解决方案。由于MOSFET通常未连接到交流电源或电路输出接地，常规的示波器接地测量法不可行，因为这可能导致短路。文章提出： 1. 避免不安全的浮动示波器接地：这种方法极其危险，可能会损害用户、被测设备和示波器，因此必须寻找更为安全的方法。 2. 准差分测量：虽然可以利用无源单端探头和示波器的通道匹配功能，但这种方法的共模抑制比（CMRR）不足，限制了测量精度。 3. 高级解决方案：真正的差分探头，如泰克P5205，因其设计能够提供安全且精确的电压测量，如MOSFET的漏极-源极电压（Vds）。这些探头可以有效阻隔共模电压，确保测量的准确性。 4. 测试需求的进化：随着技术进步，工程师需要更智能的工具来捕捉长时间的工频波形，同时处理信号的动态特性，如脉宽、周期、频率和占空比的变化。 5. 考虑的关键因素：除了精确测量外，还包括探头延迟的快速调整、偏置设置的优化以及足够长的记录长度以适应复杂的波形分析。 创新的自动功率电子分析与测试方案不仅关注效率和性能提升，还着重于提供安全、准确和用户友好的测量手段，以应对现代开关电源设计中日益增长的复杂性和挑战。