開關(guān)電源的測(cè)量中安全性解決方案

　　而且，所有輸入通道的“負(fù)基準(zhǔn)”導(dǎo)線都彼此隔離。這是避免短路危險(xiǎn)的最佳方法。它還在最大程度上降低了信號(hào)弱化阻抗，而該阻抗會(huì)影響單點(diǎn)接地儀器中的測(cè)量質(zhì)量。

　　無(wú)論使用電池電源還是通過交流電源適配器連接到交流電源，TPS2000系列示波器的輸入始終是浮動(dòng)的。因此，這些示波器與傳統(tǒng)示波器所體現(xiàn)的限制并不相同。傳統(tǒng)示波器側(cè)重于性能(帶寬，多功能性)，犧牲了進(jìn)行浮動(dòng)測(cè)量的能力。

電源質(zhì)量測(cè)量

　　根據(jù)SMPS組成,它的測(cè)量可分有源器件(開關(guān)元件)測(cè)量、元源器件(磁性元件) 測(cè)量、輸入交流供電測(cè)量及電源質(zhì)量測(cè)量,值此僅對(duì)電源質(zhì)量測(cè)量作介紹。

　　電源質(zhì)量不僅僅取決于發(fā)電機(jī)。它還取決于電源的設(shè)計(jì)和制造以及最終用戶負(fù)載。電源的電源質(zhì)量特征定義了電源的“健康”狀況。

　　現(xiàn)實(shí)的電線從來不會(huì)提供理想的正弦波，線路上總是有一些失真和雜波。開關(guān)電源給供電電源施加了一個(gè)非線性負(fù)載。因此，電壓和電流波形不是完全相同的。電流在輸入周期的某一部分被吸收，使輸入電流波形上產(chǎn)生諧波。確定這些失真的影響是電源工程的一個(gè)重要部分。

　　為了確定電源線上的功率消耗和失真，應(yīng)該在輸入階段進(jìn)行電源質(zhì)量測(cè)量，如圖4為所示的電壓和電流測(cè)試點(diǎn)。

圖4 開關(guān)電源電源質(zhì)量測(cè)試點(diǎn)示意圖。電源質(zhì)量測(cè)試必須使用同一時(shí)刻的輸入VAC和IAC讀數(shù)

　　電源質(zhì)量測(cè)量包括：有功功率;視在功率或無(wú)功功率;功率因數(shù);波峰因數(shù);根據(jù)EN61000-3-2標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的電流諧波測(cè)量;總諧波失真(THD)。

　　應(yīng)用具有運(yùn)行軟件包(如TDSPWR3)的數(shù)字示波器并行電源質(zhì)量測(cè)量。

　　運(yùn)行軟件包(如TDSPWR3)的數(shù)字示波器，如TDS5000B系列是替代傳統(tǒng)的功率表和諧波分析儀進(jìn)行電源質(zhì)量測(cè)量的有力工具。

　　使用數(shù)字示波器比傳統(tǒng)工具有明顯的優(yōu)勢(shì)。儀器必須能捕獲到基波的高達(dá)50次諧波分量。根據(jù)各地使用的標(biāo)準(zhǔn)，電源工頻頻率通常是50Hz或60Hz。在當(dāng)今的高速示波器中，過采樣確保能夠詳細(xì)地(高分辨率)捕獲快速變化的事件。相反，由于響應(yīng)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，傳統(tǒng)功率表可能忽略信號(hào)細(xì)節(jié)。即時(shí)在非常高的采樣分辨率下，示波器的記錄長(zhǎng)度也足以采集整數(shù)個(gè)周期。

　　軟件工具能加快測(cè)量過程，并將設(shè)置時(shí)間降至最低。大多數(shù)電源質(zhì)量測(cè)量都能由示波器上運(yùn)行的功能完備的電源測(cè)量軟件自動(dòng)進(jìn)行，數(shù)秒中內(nèi)就能完成漫長(zhǎng)的過程。示波器減少了手工計(jì)算，成為非常通用高效的功率表。

　　數(shù)字示波器探頭也有助于進(jìn)行安全、可靠的電源測(cè)量。用于電源應(yīng)用的高壓差分探頭是觀察浮動(dòng)電壓信號(hào)的首選工具。

　　電流探測(cè)需要特殊的考慮。有幾種電流探頭結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)：交流電流探頭基于電流互感器(CT)技術(shù),CT探頭是非插入的，不能感應(yīng)信號(hào)中的直流分量，這可能會(huì)造成測(cè)量不準(zhǔn)確;分流器,該設(shè)計(jì)要求切斷電路，會(huì)在探頭內(nèi)部形成電壓降，可能影響電源測(cè)量的準(zhǔn)確性;交流/直流電流探頭一般基于霍爾效應(yīng)傳感器技術(shù),該設(shè)備以非插入方式感應(yīng)交流/直流電流，能夠用一個(gè)連接同時(shí)讀取交流和直流分量。

　　當(dāng)給一臺(tái)數(shù)字示波器(如TDS5054B)配備了TDSPWR3軟件時(shí).它就變成了一個(gè)真正的自動(dòng)電源測(cè)量平臺(tái)。該軟件自動(dòng)設(shè)置示波器及其初始測(cè)量參數(shù)。如果需要，可以手工對(duì)這些設(shè)置進(jìn)行細(xì)調(diào)。

　　圖5顯示了用TDSSOOOB系列示波器和TDSPWR3測(cè)量分析軟件得到的電源質(zhì)量和電流諧波讀數(shù)。顯示器顯示了一系列豐富的測(cè)量，包括有功功率、視在功率、波峰因數(shù)、總諧波失真、功率因數(shù)、以及電流諧波的條形圖顯示。

圖5 用具有運(yùn)行軟件包的示波器TDS5000B電源質(zhì)量測(cè)試結(jié)果

結(jié)語(yǔ)

　　專業(yè)技術(shù)人員要面對(duì)SMPS高壓和電流測(cè)量，必須解決測(cè)量中的安全性問題,即運(yùn)行于具有潛在危險(xiǎn)的浮動(dòng)測(cè)量。對(duì)此,當(dāng)今有多種可選技術(shù)或產(chǎn)品進(jìn)行浮動(dòng)測(cè)量,值此僅以內(nèi)置具有IsoatedChanneI技術(shù)的TPS 2000寬帶示波器為例作為解決方案, 即隔離和浮動(dòng)測(cè)量功能+實(shí)驗(yàn)室示波器的性能+現(xiàn)埸通用+功率專用測(cè)量和分析,等于高的生產(chǎn)效率，那就是浮動(dòng)測(cè)量新方法的應(yīng)用，其特點(diǎn)是具有多功能性、準(zhǔn)確性或經(jīng)濟(jì)性。