一台示波器，如何轻松搞定电源信号完整性测试？

示波器电源测试分析主要实现使用示波器来对电源(开关电源)进行相关测试，提高电源开发人员的工作效率，方便对电源模块进行测试。主要涉及开关电源(AC/DC)有关测试。 

图1 开关电源原理图

图2 电源分析项目

  输入端分析——谐波测试

由于电源谐波的产生会增大电源系统的谐波损耗，降低电源利用率，使电源端负载等设备过载运行，缩短使用寿命，也有可能发生谐振现象，导致各个器件因电流过大或电压过大而损坏等，所以对谐波的参数测试和分析就至关重要了。

ZDS3000系列以上的示波器可根据IEC61000-3-2测试0-40次电流谐波有限值，按对谐波电流的限制，设备可被分为ABCD四类，并支持谐波有效值导出报表，示波器谐波测试界面如下图3所示。 

图3 电流谐波测试界面

次数：谐波次数是范围是0~40。

谐波值：用于显示某次电流谐波分量的有效值，使用统一的单位，单位由最大值动态决定。 

谐波限值：谐波限值根据IEC 61000-3-2的 A、B、C、D 类标准动态计算得到的限值，选择的类别不一样将得到不一样的电流限值。 

状态：该状态用于显示与标准比较后的结果。

  输出端分析——输出纹波

输出纹波主要指输出的直流中的交流成分，在电路的频率和开关的频率都有可能产生纹波。在一些设备中对这些纹波非常敏感，所以必须对电源输出的纹波进行测量，一般纹波大小为mV，采用峰峰值表示。 

示波器电源分析功能中有快捷测试输出纹波的选型，通过Analyze进入选择输出纹波，设置好配置即可快捷得出输出纹波参数，并支持导出报表。

 图4 输出纹波测试界面

  开关元件分析——开关损耗测试

开关电源的开关器件总是工作在打开或关闭状态，可以提供更高的效率。理想情况下，开关器件打开和关闭是没有损耗的但现实情况中，开关器件工作是存功率损耗的。主要包括开关损耗，传导损耗。如下图5所示。 

图5 实际开关损耗

针对功率损耗主要计算主要包括三部分之和： 

导通过程损耗+关闭过程损耗+导通损耗 

Ploss = Pon + Poff + Pcond

图6 开关损耗测试界面

值：该行结果为当前样本的计算结果；可做最终结果的参考值。

最大值、最小值和平均值：统计结果，可以使用Clear进行清除并重新开始统计。

功率最大统计项(P)：瞬时功率最大值.

能量最大统计项（E）：与瞬时功率对应的能量，其时间是一个采样间隔。

功率平均值统计项(P)：整个样本平均功率。

除开关损耗测试外，还有可用于来料检测或验证开关器件性能利用率的SOA（安全工作区），动态开点电阻及dv/dt,di/dt等分析功能，后续文章会一一详细介绍。

  调制模块分析

调制分析用于电源控制环路的测量。调制分析通常用于表征从直流输出到开关晶体管选通端脉宽调制 (PWM) 的反馈，以实现动态的电压调节。 

由于展开详细介绍需要花费大量篇幅，待小编日后与各位看官细细道来。

  磁性分析

有助于确定电源性能的部分指标包括： 

• 电感 

• 功率损耗(磁性元件) 

• I-∫V 关系以及磁性属性 

为了计算这些数据，需要设置磁性元件有关参数，首先必须确定使用的单位 SI 或者 CGS， 根据单位的不同，其参数的配置和范围略有不同。需要配置的参数有：

S -- 线圈横截面上 

L -- 平均磁路长度 

V -- 磁芯体积 

电源使用电感器作为能量贮存设备、滤波器或变压器。作为变压器时，电感器可以帮助保持开关式电源中的振荡。设计人员需要监测这种设备在工作条件下的行为。电感值取决于电流和电压来源、激发信号、波形和工作频率。 

图7 磁性分析测试界面

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