在電信和服務器領域，全橋拓撲結構的功率轉換器因其緊湊、高效和成本敏感的特點而被頻繁使用，這也使得它們變得更加復雜。在構建第一個原型后，所有主要的初級開關（包括同步整流器開關）的開關模式都需要進行驗證。這種復雜的驗證過程要求對開關模式進行精確測量，以防止出現災難性的開關模式。在識別轉換器開關過程中出現的意外事件時，專業知識和合適的測量工具至關重要。

你的任務

在功率轉換器設計過程的開始，仿真提供了關于具有同步整流的復雜全橋轉換器中開關模式的初步見解。下一步是使用選定的拓撲結構構建第一個原型。驗證初始原型對于確保任何設計決策的正確性以及更好地理解轉換器在現實世界中的工作方式至關重要。在繼續設計過程之前，必須先驗證開關模式。基于數字控制器的轉換器設計使用固件來實現開關模式，因此驗證是必不可少的。全橋轉換器具有非常復雜的開關狀態，使用標準的4通道示波器無法同時測量所有這些狀態。

當設計人員按順序測量模式時，這些測量結果并不能反映轉換器操作的總體實際情況。按順序進行文檔記錄也非常耗時。一種可以同時測量八個通道的儀器將能發現更多的故障，并有助于加快設計過程。

海洋儀器的解決方案

MXO3與MXO5系列示波器非常適合進行此類測量，因為它擁有八個通道，可以顯示驗證開關模式所需的所有相關信號。

示波器有八個通道和自動功能，可以測量相關通道之間的延遲，提供統計電壓值，并確保開關之間的最小死區時間。所有柵源電壓細節都可以被評估，如上升和下降時間、過沖或來自寄生元件的任何不希望的振蕩。

應用

一個100瓦的隔離式DC/DC轉換器，采用全橋拓撲結構和同步整流措施，用于轉換開關模式。功率級將48伏的輸入電壓逐步降低到12伏的輸出電壓，輸出電流高達8安。如圖1所示，在軟啟動序列完成后，轉換器進入穩態。

圖1：全橋轉換器的開關模式波形

儀器設置

在穩態啟動序列之前，需要完成若干任務：

選擇合適的通道設置，包括合適的探頭

定義一個合適的觸發來捕捉轉換器穩態條件

激活測量功能，包括使用歷史模式功能的相關信號之間的延遲；適當的門定義也支持此功能

定義足夠的采樣率≥ 1 Gsample，以準確測量具有尖銳邊緣的PWM開關頻率（約 100 kHz）

定義適當的記錄長度以驗證模式

使用具有合適負載和足夠直流電源的轉換器

測量切換模式

設置完成后，啟動直流電源以開始測量。一旦觸發檢測到有效條件（下降沿觸發），波形將會出現（見圖2）。左側窗口顯示變壓器（初級側）的電壓和電流（CH1、CH2）。右側頂部窗口顯示次級側的同步整流器狀態（CH3、CH4）。右側底部窗口顯示所有初級開關狀態（CH5至CH8）。總體而言，圖1所示的開關模式理論與圖2中的測量波形相匹配，且開關模式已通過測試。

圖2：全橋轉換器開關模式的實測波形

除了驗證模式外，還應更詳細地檢查其他參數。在接通主支路之前，必須先關閉同步開關。測量最小死區時間有助于防止系統中的災難性短路。定義兩個門限區域，可以定義延遲測量區域，以驗證所有相關開關之間的最小死區時間。死區時間結果已自動測量，并包括統計數據和結果：SR1同步開關的TSR1=264納秒，SR2同步開關的TSR2=328納秒。

進一步的自動測量功能可用于上升時間、下降時間和其他參數，但在圖2中并未激活。自動化測量有助于驗證所有這些參數以及轉換器操作條件下的總體開關模式。測量會改變轉換器的輸入電壓和輸出電流。

總結

八通道的MXO3與MXO5系列示波器非常適合驗證全橋轉換器中的復雜開關模式。該示波器支持對波形進行更深入的分析，并可融入自動化流程中，生成統計數據。這對于從事復雜轉換器設計的設計師來說非常有用，能夠顯著加快設計進程。