怎么运用示波器进行根柢电源丈量
预备电源丈量
对习气运用示波器进行高带宽丈量的工程师来说，电源丈量频率相对较低，如同十分简略。实习上，电源丈量也有许多高速电路计划人员从未见过的一系列应战。经过开关设备的电压或许会十分大，而且是“起浮的”，即没有参看接地。信号的脉宽、周期、频率和占空比会改动，有必要照实地捕获波形，剖析其不抱负特征。对示波器的恳求十分严苛。当然，示波器有必要有根柢带宽和采样率，处理SMPS内部的开关频率。电源丈量恳求起码两条通道，一条用于电压丈量，一条用于电流测
量。跋涉电源丈量简练程度和牢靠性的东西也一样十分首要。下面是有些思考要素：
是不是供给安全精确的电压和电流勘探处理计划？
是不是有一种活络办法，调度探头的纷歧样推延？
是不是有使探头偏置抵达最小的有用流程？
仪器能否装备满意的记载长度，以高分辩率捕获很长的工频波形？
这些特征为有用施行电源计划丈量奠定了根底。
安全精确地勘探电压波形和电流波形
在运用数字示波器进行电源丈量时，必需丈量设备中的电压及电流。这一使命恳求运用两只纷歧样的探头：一只电压探头 (通常是高压差分探头)，一只电流探头。图1闪现了开关式电源 (SMPS)中的典型丈量计划。在计划在几kHz 到几MHz 的时钟驱动下，金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)操控着电流。
丈量经过MOSFET 的电流相对简略，能够运用许多纷歧样的霍尔效应电流探头完毕，如TCP0030。而丈量电压则会晤临更多的疑问。MOSFET 没有联接到沟通电源接地或电路输出接地上。因而，不或许运用示波器进行接地参看电压丈量，由于把探头的地线联接就任何MOSFET端子上都会使经过示波器接地的电路短路。
进行差分丈量是丈量MOSFET 电压的最好办法。在差分丈量中，能够丈量漏极到源极电压(VDS) ，即MOSFET 漏极和源极点子中的电压。VDS 能够坐落几十伏到几百伏电压的顶部，具体视电源的计划而定。
能够经过多种办法丈量VDS：
起浮示波器的机箱接地。必定不要选用这种办法，由于这种十分不安全，会给用户、被测设备和示波器带来风险。
运用传统无源单端探头，把地线相互联接起来，运用示波器的通道匹配功用。这种丈量办法称为准差分丈量。可是，无源探头与示波器的拓展器联络运用时，不能供给充沛堵塞任何共模电压的共模按捺比(CMRR)。虽然用户或许很想运用这种办法，由于能够运用已有的探头，但它并不能精确地丈量电压。
运用商用探头隔绝器，隔绝示波器的机箱接地。探头的地线不再坐落接地电位，能够把探头直接联接到查验点上。探头隔绝器是一种有用的处理计划，但它本钱高，通常是差分探头的2-5倍。
运用实在差分探头。高压差分探头(如泰克P5205)能够精确安全地丈量VDS。
消除电压探头和电流探头之间的时滞
每只电压探头和电流探头都有自个的特性传达推延。电流探头和电压探头之间的推延差称为时滞，会致使崎岖和守时丈量禁绝确。必需了解探头的传达推延对最大峰值功率和面积丈量的影响，由于功率是电压和电流的乘积。假定两个相乘的变量没有完美对准，那么会得到禁绝确的效果。在探头
没有精确“校对时滞”时，丈量精度会下降，如开关损耗。
某些厂家供给了十分简练的时滞校对功用。比方TekVPI探头，能够在工厂中丈量传达推延，然后把传达推延存储在探头的内存中。在TekVPI 探头联接到泰克4000系列示波器时，它们会主动设置相应的时滞校对值，在电源丈量中完毕最大精度。
消除探头偏置
差分探头通常会有较小的电压偏置。这会影响精度，在持续丈量前有必要消除这个电压偏置。大大都差分电压探头具有内置的DC偏置调度操控功用，能够相对简略地消除偏置。在预热后：
把示波器设置成丈量电压波形的均匀值。
挑选实习丈量中将运用的活络度(笔直)设置。
在不存在信号的状况下，把均匀电平调度到0 V (或尽或许挨近0 V)。
相似的，必需在施行丈量前调度电流探头。在消磁后：
把示波器设置成实习丈量中将运用的笔直活络度。
在不存在信号的状况下，封闭电流探头。
把DC 平衡调度到零。
把均匀值调度到0 A 或尽或许挨近0 A。
某些探头内置了主动消磁/ 主动清零程序，用户只需在探头comp 盒上按一个按钮就能够了。
记载长度在电源丈量中的效果
示波器捕获丈量时期作业的才调取决于运用的采样率及存储搜集的信号样点的存储器的深度(记载长度)。存储器的填充速度与采样率直接成正比。在采样率设置得满意高，能够以高分辩率具体地信号时，存储器会活络填充。对许多电源丈量，必需捕获1/4 周期或1/2 周期(90度或180度)的工频信号；有些丈量乃至恳求捕得悉数周期，这需求示波用具有满意的记载长度以满意恳求。
可是，比长记载长度更首要的是供给能够运用悉数这些数据的东西（如泰克的Wave Inspector）。不然处理几百万点的记载长度，也便是几千屏的信号活动无疑是难如登天。
施行根柢SMPS 丈量
开关式电源根底常识
大大都现代体系中盛行的DC 电源构造是开关式电源(SMPS)，这些电源因能够高效处理改动的负载而出名。SMPS技能依托电源半导体开关设备，如金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)和绝缘门双极晶体管(IGBT)。这些设备供给了活络开关时刻，能够耐受没有规矩的电压峰值。一样首要的是，其在On 状况或Off 状况下耗费的功率十分小，完毕了很高的功率，而生成的热量很低。开关设备在极大程度上挑选着SMPS 的全体功用。开关设备的要害丈量项目包含开关损耗、均匀功率损耗、安全作业区等等。
根柢参数丈量
虽然开关设备的功耗十分首要，但电源计划人员还重视电源操作的许多其它方面，如根柢崎岖和守时丈量，这在前史上一贯经过核算格数、然后乘以标度系数完毕。现代示波器供给了许多主动丈量功用，能够运用这些功用丈量上述根柢电源操作参数。例如:
崎岖丈量：崎岖, 高, 低, 最大值, 最小值, RMS, 峰到峰值, 正/ 负过冲, 均匀值, 周期均匀值, 周期RMS
守时丈量：周期, 频率, 上升/ 下降时刻, 正/ 负占空比, 正/ 负脉宽, 突发宽度, 推延, 相位
归纳丈量：面积和周期面积
崎岖丈量适用于丈量输入和输出电压，如VRMS、均匀值、峰到峰值和周期RMS。守时丈量能够协助检定驱动信号做法，如脉宽和频率。归纳丈量核算电源波形下的面积，断定能量损耗。经过翻开丈量核算，能够断定长时刻改动，查看丈量时期的最小值、最大值、均匀值和规范过失。
丈量瞬时功率
检定开关晶体管中的瞬时功耗是简直每个电源计划项意图一有些。挑选能够在最坏状况操作极限下经济牢靠地作业的元件至关首要(如图1 中的电源MOSFET)。某些厂家的电流和电压勘探处理计划为这些丈量供给了抱负挑选。除供给安全丈量处理计划外，它们还供给了十分简练的时滞校对功用。主动设置相应的时滞校对值，在电源丈量中完毕最大精度。为电压波形和电流波形及以瓦特为单位的演算波形供给精确的标度和单位。下面用泰克4000系列示波器介绍丈量的简略进程:
联接探头
按Autoset，示波器主动调度笔直设置、水平设置和
触发设置，以查看波形
把演算波形界说为Ch1 * Ch2
翻开Area 丈量，丈量曲线下的面积(能量)
光标读数标明瞬时功率。经过运用丈量选通，咱们能够把Area 丈量绑缚在特定区域，查看与MOSFET 的主张时刻(Ton)和封闭(Toff)时刻有关的功率损耗
安全作业区
晶体管的安全作业区(SOA)界说了设备在不会自行损坏的状况下作业的条件，格外是电压一守时有多少电流能够经过晶体管。假定跨过这些绑缚，晶体管或许会失效。SOA 还包含其它设备绑缚，如最大电压、最大电流、功率、均匀联接温度、二级缺陷等等。
开关设备制作商的商品技能资料会归纳对开关设备的某些绑缚。其政策是确保开关设备将忍受电源在终究用户环境中有必要处理的作业间隔。SOA 查验变量或许包含各种负荷计划、作业温度改动、高和低线路输入电压等等。能够运用示波器，在XY 画面中制作电压对电流曲线，查看SOA，

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