示波器在開關電源分析中的應用

電源是所有電子產品不可或缺的組成部分，電源分為開關電源、線性電源等類型，其中開關電源已經成為數(shù)字計算、網(wǎng)絡通信系統(tǒng)中電源的主流架構。開關電源的好壞關系到產品的整體性能。因此，在研發(fā)和生產測試中對于電源的精確分析顯得尤為重要。SIGLENT推出的SDS2000超級熒光示波器配備強大的電源分析模塊，支持絕大部分電源性能指標的精確測試測量。下面將通過分析電源板輸入模塊，給大家詳細介紹SDS2000的電源分析功能。

以電源演示版STBX為例，其物理視圖如圖1所示：

圖1 STBX

STBX電路原理圖如圖2所示：

圖2 原理圖

在進行操作之前，首先應檢查示波器、電源演示板是否運行良好，在保證示波器、電源演示板及探頭等所需物品均沒問題之后開始進行電源分析。

首先，利用SDS2304、差分探頭、電流探頭測電源輸入端波形得到結果如下圖(圖3)所示。其中通道2紫紅色曲線代表電壓波形，通道4綠色曲線代表電流波形，通過SDS2000強大的參數(shù)測量功能我們可以輕松得到電流與電壓的峰峰值、有效值、最大值、最小值等。圖中測量項為電流與電壓的峰峰值、頻率。

圖3 輸入初級信號

由于每個特定的電壓和電流探頭具有不同的傳輸時延，電壓和電流探頭之間的定時時延誤差會對功率測量產生極大的影響。因此，為了執(zhí)行精確的功率測量和計算，我們在實際操作時必須使用“時延偏差校正”程序來平衡電壓和電流探頭之間的時延。這個步驟非常重要，通過在測量功率前執(zhí)行探頭時延偏差校正，可以確保精確的測量。

圖4 電源分析項

如上圖(圖4)所示，SDS2000配備強大的電源分析模塊，在電源分析中可選擇電源質量、電流諧波、突入電流、開關損耗、轉換速度、調制、輸出波紋、瞬變響應等多種不同的分析方法。這使得工程師們在實際應用中擁有更靈活的選擇、更大的操作空間。本文將重點介紹電源質量分析、電流諧波分析以及突入電流的分析。

電源質量分析可測量電源質量的重要指標如功率、相位角等。部分交流電流可在不提供能量的情況下流入或流出負載，此類電流稱為無功電流或諧波電流，能夠產生高于實際功耗的“視在”功率。電源質量通過以下幾項測量值來進行衡量: 功率因數(shù)、有效功率、視在功率、無功功率、波峰因數(shù)、電流的相位角以及交流線路的電壓，如下圖(圖5)所示。

圖5 可分析參數(shù)

測量各項參數(shù)顯示界面如下：

圖7 測量項

圖8 相位角

如上圖6、圖7、圖8中可以看出，SDS2000利用MATH運算功能，再結合強大的測量統(tǒng)計功能，可以輕松得到我們所需要的眾多信息，可將測量項的當前值、平均值、最小值、最大值、標準方差同時精確顯示出來。為廣大工程師們提供了更加高效便捷的體驗。

接著我們要對電流諧波進行分析，選擇電流諧波，將信號頻率類型設置為50Hz，標準選擇為Class A類。如下所示：

圖9選擇電流諧波分析

圖10設置信號頻率及電流諧波標準類型

在我們選擇電流諧波標準時，首先要了解各標準之間的區(qū)別。

Class A 類：適用于平衡三相設備、家用電器(除D 類設備外)、工具(除便攜式工具外)、白熾燈調光器及音頻設備;

Class B 類：適用于便攜式工具;

Class C 類：適用于照明設備，按“應用”軟鍵(在"電源應用" 主菜單中)時，C 類需要進行功率因數(shù)計算，因此，當禁用" 電源應用" 時，僅可選擇 C 類，這會強制您再次按“應用”才能執(zhí)行分析;

Class D 類：適用于額定功率小于或等于 600 W 的設備，類型如下：個人計算機和個人計算機顯示器、電視接收器。設置完成后打開MATH中FFT運算功能，選擇Hanning窗口類型，在顯示中選擇表格顯示，按下“應用”按鈕，分析完成后，可得到電流諧波分析的結果圖如下(圖11)所示：

圖11 電流諧波分析

可以看到當前表格顯示了8次諧波，諧波頻率為50Hz~400Hz，同時還能觀察到電流有效值(RMS)、限值(RMS)、余量(Margin)以及通過/失敗狀態(tài)。圖中對應頻率為100Hz、200Hz、300Hz的諧波其余量<80%，此時統(tǒng)計為Fail，而其余則為Pass(注：余量計算方式為{(限值-實際值)/限值}*100%)。在實際應用中，更多次的可觀察諧波將會帶來更精確的電源參數(shù)分析。

SDS2000突入電流分析可測量電源突入電流，并記錄電流波形，峰值電流可以是正值，也可以是負值，因此結果是測量得到的最大值或最小值中較大的那一個。

測量結果如下(圖12)所示：

圖12 突入電流測量

SDS2000作為鼎陽第一款采用獨創(chuàng)SPO技術的超級熒光示波器，在擁有高處理速度、強大測量統(tǒng)計功能的同時配備有強大的電源分析模塊，在電源分析方面是把利劍，在增加多項測量指標的同時簡化操作，優(yōu)化界面，使得工程師們在使用時更加便捷高效。

SIGLENT作為一家集研發(fā)、生產、銷售、服務于一體的專業(yè)數(shù)字示波器等通用儀器生產商，始終專注于研發(fā)制造最新的測試測量儀器，堅持以研發(fā)為核心競爭力，通過不斷的技術創(chuàng)新和嚴格的質量把控，循序漸進的深化品牌建設，我們有理由相信在將來SIGLENT會不斷帶來更多更好用更實用的產品。