全面解析开关电源中脉冲宽度调制信号

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全面解析开关电源中脉冲宽度调制信号 [复制链接]

 

一、什么是脉冲宽度调制？

脉冲宽度调制 (PWM) 是一种常用于以固定频率驱动开关电源的高效技术。

二、脉冲宽度调制技术主要应用是什么？

脉冲宽度调制技术可用于工业控制系统、功率电子和数字通信中的各类电源。因此，PWM 技术广泛用于设计数模转换器（如 D 类音频放大器）、直流-直流电源和逆变器，例如直流电机的变频驱动器 (VFD) 和三相电机驱动器。电桥或多相电机驱动器中的差异信号具有双极性、双脉冲特性，更是对工程师的日常开发与测试造成了挑战。

三、 研究PWM 信号的解决方案

要快速、简单地了解 PWM 信号的全局情况，可以使用示波器的余晖显示功能。余晖有助于概览信号中待处理的脉冲宽度类型。此外，颜色分级可显示大多数波形活动的位置。但是，余晖和颜色分级功能不提供任何分析见解。

除了脉冲宽度，是否还存在脉冲周期调制？调制周期的重复间隔是多少？每个数值出现了多少个宽度？开发用于电源、处理器电源或电池充电器的电子模块（如降压变换器）时，需要这些重要信息。要获得这些信息，安泰工程师推荐您需要使用更先进的分析技术。

R&S®RTM3000 和 R&S®RTA4000 示波器的跟踪功能可解调 PWM 信号，并提取跟踪波形中的基础调制信号。跟踪波形由测量值按照采集期间的记录时间顺序组成。这种分析工具可以绘制任意给定值相对于时间的结果图，有助于清楚了解在较长的测量时间内 PWM 参数的变化趋势。这样能够正确评估 PWM 稳压器/控制器的跟踪和线性度。

R&S®RTM3000 和 R&S®RTA4000 跟踪功能的相应标准集成到数学运算中，能够定义解调信号的上限（单极性）和下限（双极性）。

数学运算标配以下跟踪分析功能：

跟踪：周期（单极性和双极性）

跟踪：频率（单极性和双极性）

跟踪：脉冲宽度（单极性和双极性）

跟踪：占空比（单极性和双极性）

 

（一）、探头选择：

准确的 PWM 测量取决于正确进行探测。大多数示波器通常会配备 10:1 无源探头。然而，此类探头无法明确查找有效的接地参考点，例如在测量两个未连接到接地点的信号之间的差异时。对于此类测量，推荐使用 R&S®RT-ZD10 等差分探头。不同应用和环境中的电压也会显著不同，甚至会高达数千伏。R&S®RT-ZHD 探头可承受高达 6 kV 的电压，非常适用于这些测量环境。

（二）、仪器设置：

将示波器连接到被测电路后，通过示波器应用对话框访问跟踪选项卡，其中包含各种解调类型。

1、不同的 PWM 技术需要搭配不同的解调类型

选择 PWM（单极性和双极性）、PDM（单极性和双极性）、逆变器、直流电机、三相电机和 PWM – RGB LED（查看左下角截图）

       2、根据所选的解调类型，示波器将依据极性设置触发条件；用户还可以使用数学运算菜单调整其他设置

3、用户设置调制分析，例如周期跟踪、频率跟踪、脉冲宽度跟踪或占空比跟踪

4、设置单极性迹线的上限 (UL) 和双极性迹线的下限 (LL)

5、每个阈值均包括电平和迟滞设置，用户可以根据需要予以调整

用户还可以针对频率和周期选择上升沿和下降沿，并设置“边沿开启”、“边沿关闭”以及“双脉冲开启”和“双脉冲关闭”

解调类型示例确保轻松匹配应用

跟踪功能的操作菜单

（三）、测试结果

数学运算菜单中的跟踪功能可用于解调 PWM 信号，并将波形显示为数学迹线。这样最多可同时显示五个跟踪曲线。

用户还可以根据提取的跟踪波形进行进一步分析。R&S®RTM3000 和 R&S®RTA4000 的跟踪功能有助于用户将每个光标置于跟踪波形，并对其应用所有可用的数学运算选项。用户还可以在跟踪波形上应用所有可用测量，例如 RMS 或频率测量（获取转动频率的信息），并可查看每次测量的统计评估结果。

完成测量和分析之后，用户可以获得更深度的信息，例如调制周期的重复间隔或每个测量值出现的宽度数量。用户可以使用这些信息来查找控制算法错误、探究控制器行为，或者观察启动和关闭行为。这将有助于用户深入了解 PWM 信号的实际情况。

用户还可以轻松、快速地将截图、波形、统计结果或完整设置保存到 USB 设备或通过 LAN 保存到电脑，以便生成报告。

四、测试总结

通过测量、统计结果和光标解调双极性 PWM 信号

R&S®RTM3000 和 R&S®RTA4000 示波器具备强大的跟踪功能，能够显示各种应用中随时间变化的任何 PWM 信号。

此功能将提供每个周期中 PWM 信号的详细信息，并显示任何意外异常。此外，R&S®RTM3000 和 R&S®RTA4000 还具备其他测量功能、10 位模数转换器、深存储以及分段存储功能，是一款经济实惠、节省时间的解决方案。这两款示波器均可协助工程师灵活设计数模转换器、直流-直流电源和逆变器，例如直流电机的变频驱动器和三相电机驱动器。

以上罗德与施瓦茨分析脉冲宽度调制信号的解决方案由安泰测试发布，安泰测试作为罗德与施瓦茨的代理商，提供您产品选型、样机演示及试用、方案配置、售后培训、维修等一站式服务，让客户选型无忧，售后无烦恼。更多的产品参数及方案配置可联系安泰测试。