如何高效的进行电源测量和分析（1）

准备电源测量

为进行准确测量，必须正确设置功率测量系统，精确地捕获波形，进行分析和调试。要考虑的重要课题有：

        ■ 消除电压探头和电流探头之间的时延

        ■ 消除探头偏置

        ■ 对电流探头消磁

消除电压探头和电流探头之间的时延

在使用示波器进行功率测量时，必需测量经过被测器件的电压及流经被测器件的电流。这项任务要求两只单独的探头：一只电压探头（通常是高压差分探头）和一只电流探头。每只电压探头和电流探头都有自己的传播延迟特性，这些波形中产生的边沿可能并没有对准。电流探头和电压探头之间的延迟差称为时延，会导致幅度和定时测量不准确。

由于时延产生了定时延迟，因此它会导致定时差、相位和功率系数测量不准确。许多测量系统可以“自动校准”仪器内部的延迟，但在系统中增加探头时，必须补偿探头放大器和电缆长度的差异。

泰克4系列B MSO可以补偿从探头尖端到测量系统的延迟，确保进行最准确的定时测量。您可以手动校正探头时延，把探头连接到相同的波形源，然后把延迟加到较快信号的信号路径中，这样就可以在时间上对准信号，而不必以物理方式在较短的探头电缆中增加电缆长度。

图 1 在调节前对差分电压探头和电流探头之间的时延进行静态补偿。这些探头有机载内存，存储着标称传播延迟

4系列B MSO还提供了单键“静态”时延校正功能。图1是两个TekVPI®功率探头之间的时延实例。示波器从探头中读取标称传播延迟，计算出两只探头之间的延迟差约为1.48ns。您只需按OK，Deskew按钮就会调节信号之间的相对定时。

图2显示了图1中使用的相同的测试设置在运行静态时延校正功能之后的结果。如果使用的是非泰克探头，您需要手动校正电压和电流波形时延，配置电流探头设置。

图 2 调节后静态时延补偿。注意根据探头中存储的传播延迟，已经增加了-1.48 ns的时延校正

消除探头偏置

差分探头可能有很小的电压偏置。这个偏置可能会影响精度，应先消除这个偏置后再继续测量。大多数差分电压探头有内置DC偏置调节控制，因此去除偏置相对简单。

类似的，必需先调节电流探头上的偏置，然后才能进行测量。通过把DC电流清零到0A的中位数值或尽可能接近0A，可以调节电流探头偏置。TekVPI探头，如TCP0030AAC/DC电流探头，内置了自动 Degauss / AutoZero（消磁 / 自动清零）程序，只需按探头补偿盒上的按钮，就可以完成操作，如图3所示。

图 3 泰克 TCP0030A AC/DC 电流探头拥有 Degauss/AutoZero( 消磁 / 自动清零 ) 功能

对电流探头消磁

消磁功能会消除变压器磁芯中任何残留的DC流量，这可能是由大量的输入电流引起的。这种残余流量会导致偏置误差，应消除这种误差，提高测量的准确度。

泰克TekVPI电流探头提供了一个消磁警告指示灯，会警告用户执行消磁操作。消磁警告指示灯非常重要，因为电流探头会随着时间推移产生漂移，可能会明显影响测量。

图 4 许多电源拓扑要求在存在大的共模信号时测量小的差分电压。例如，半桥开关电路上管的VGS和VDS通常会相对于地电平上下移动几百或几千伏的电压。IsoVuTM隔离测量系统可以与4系列B MSO结合使用，提供超高共模抑制功能

解决宽禁带测试挑战

直到目前，半桥开关电路上管的开关测量几乎都是不可能实现的。任何相对于开关节点的测量，包括高侧VDS和经过电流并联装置的电压，都会遭受明显共模电压信号冲击差分信号导致的失真。这个问题在宽禁带器件中变得更加严重，比如GaN和SiC晶体管，因为开关频率提高了，必须优化全新设计。IsoVu探头优异的共模抑制功能以及高级功率测量和分析自动化功能，为优化最新GaN和SiC设计提供了有效的解决方案。

输入分析

工频测量表征设计对输入变化、设计吸收的电流和功率以及设计的工频电流失真的反应。某些测量如功耗是关键指标。其他测量如功率因数和谐波，可能会有法规限制。

功率质量测量

在4/5/6-PWR中，功率质量测量是一套标准功率测量。它们通常在AC线路输入上执行，但也可以应用到器件的AC输出上，如功率逆电器。这些测量包括：

        ■ 频率

        ■ RMS电压和电流

        ■ 波峰因数（电压和电流）

        ■ 有功率、无功功率和视在功率

        ■ 功率因数和相位

进行测量

通过使用差分探头测量系统的工频电压，使用电流探头测量系统的工频电流，可以简便地进行功率质量测量。也可以使用相同的设置，来测量电流谐波。

图 5 功率质量测量绘制了丰富的AC线路图画。上方波形是工频电压，电流是红色波形，瞬时功率是橙色波形。结果标签（右上方）显示了工频特点摘要，上方区域的结果表可以激活，提供更详细的数据和统计信息

测量结果

• 频率：电压波形的频率，单位为Hz

• VRMS：显示的电压波形的均方根值

• IRMS：显示的电流波形的均方根值

• 电压波峰因数：电压的峰值幅度除以电压的RMS值

• 电流波峰因数：电流的峰值幅度除以电流的RMS值

• 有功率：测量的系统的实数功率，单位为瓦特(W)

• 无功功率：临时存储在电感或电容单元中的虚数功率，用Volt-Amperes-Reactive(VAR)表示

• 视在功率：测量的复合功率的绝对值，单位为伏安(VA)

• 功率因数：有功率与视在功率之比

• 相位：有功率与视在功率之间的角度，单位为度

转载于泰克科技