南瑞亭 唐露新 张智鹰

摘要：该文针对经过测量封装处理或者绝缘涂层处理后无法直接测量开关电源脉宽调制信号的情况，提出了一种利用磁性元件的近场辐射来重构开关转换器的脉宽调制信号的非接触测试方法。该文研究了降压变换器的辐射模式、磁场传感探头和PWM信号的重构电路。同时，对降压变换器进行重构测试，重构后的PWM信号占空比误差小于0.2%，验证了该方法的有效性。

关键词：故障诊断;脉宽调制;开关转换器;近场测量

中图分类号：TM461       文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2021）07-0038-04

Method of Reconstructing Power Switch PWM Signal by Near-field Radiation

NAN Ruiting1，TANG Luxin2，ZHANG Zhiying3

（1.Guangzhou Communications Technician Institute，Guangzhou  510540，China;2.Guangzhou Institute of Science and Technology，Guangzhou  510540，China;3.Shenzhen Taike Test Co.，Ltd.，Shenzhen  518053，China）

Abstract：Aiming at the situation that the PWM signal of switching power supply can not be measured directly after measurement packaging or insulation coating treatment，a non-contact test method for reconstructing the PWM signal of switching converter by using the near-field radiation of magnetic components is proposed in this paper. The radiation mode of buck converter，magnetic field sensing probe and reconfiguration circuit of PWM signal are studied. At the same time，the reconstruction test of the buck converter is carried out，and the duty cycle error of the reconstructed PWM signal is less than 0.2%，which verifies the effectiveness of the method.

Keywords：fault diagnosis;PWM;switching converter;near-field measurement

收稿日期：2021-03-05

基金項目：广东省科技厅软科学研究领域重点项目（2019B101001017）

0  引  言

脉宽调制（PWM）是一种利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的、非常有效的技术，从测量、通信到功率控制与变换等众多领域中均有应用，该技术是应用最广泛的开关电源控制方式之一。PWM信号控制开关的同时，驱动电能在电感和电容间进行交换以提供电路所需的电压，通过脉冲的宽度变化调节占空比起到控制作用。开关电源主要由磁性元件（电感器或变压器）组成的开关变换电路、电容器和开关等组成，在许多电路系统中发挥重要作用。然而，其失效的概率比其他电子模块高很多[1，2]。大多数开关电源的失效诊断都需要从其PWM信号来入手。因此，PWM信号是电源开关出现问题时最关键的诊断和测试信息。

通常，PWM信号可通过示波器直接获得。但是，如果开关电源被封装处理或者绝缘处理，示波器探头则无法直接接触电路板上的测试点;另外，在高压状况下直接测量PWM信号可能会给操作人员带来人身安全隐患。……