使用示波器進行功率電子測試《一》

具有長存儲的示波器，不僅能捕獲和顯示高頻開關(guān)型電源開關(guān)轉(zhuǎn)換信號的詳細信息，甚至可通過持續(xù)時間長達許多毫秒的瞬態(tài)信號捕獲顯示。示波器可在啟動或保護模式期間，或在經(jīng)過功率因數(shù)校正的離線整流系統(tǒng)的整個AC線路周期上，一次記錄多達四個波形的高分辨率信號細節(jié)。有些型號的示波器內(nèi)置有功能強大的波形計算功能，可用來計算瞬時或平均功率損耗或諧波頻譜，并可在示波器屏幕上直接顯示計算結(jié)果。波形計算功能也可用于提高測量值的精度。

在某些示波器上，高壓差分探頭以及DC電流探頭可直接插在前面板上，對開關(guān)型電源波形進行懸浮測量。用戶可通過校準測試夾具自動校準和設(shè)置所有探頭的零電平。

有些型號的示波器配備有內(nèi)置的WindowsPC系統(tǒng)，因而可簡化示波器與個人PC機之間的數(shù)據(jù)傳輸工作。波形可作為圖形文件導出并直接在文本編輯或演示程序中使用。用戶還可以將數(shù)值數(shù)據(jù)導出至個人PC機，然后用電子表格或數(shù)學程序作進一步的分析此外，也可用內(nèi)置的軟驅(qū)或內(nèi)置的以太網(wǎng)連接將這些文件傳輸?shù)狡渌?a target="_blank">電腦系統(tǒng)。這些功能可用于記錄兩種變流器系統(tǒng)的瞬態(tài)和保護模式，或用于分析磁芯損耗。

本《應(yīng)用說明》將討論RTO64示波器在電源電子設(shè)備方面的應(yīng)用，以使用戶能充分利用這種儀器的強大功能，來滿足實際工作中的各項測量需要，如紋波、平均功率損耗、AC電流線路諧波，以及B-H特性等。

一、捕獲和分析高壓側(cè)柵極驅(qū)動波形如果開關(guān)變流器中含沒有參考接地的晶體管，則很難捕獲柵驅(qū)動器電路的波形。

例如，圖1中的半橋電路的高壓側(cè)MOSFET（場效應(yīng)晶體管）就是沒有參考接地的。為了驗證工作正確與否，需對高壓側(cè)激勵器所產(chǎn)生的柵-源電壓進行測量。標準的電壓探頭不能直接測量柵-源電壓，因為探頭的接地端子是通過示波器和其電源與接地相連。斷開安全接地則會使示波器置于"懸浮"狀態(tài)，這是很不安全的作法；

而且，這種作法還會產(chǎn)生不正確的測量值，因為示波器電源內(nèi)的共模電容會中斷被測電路的運行。有兩種標準的電壓探頭可分別用來測量柵-接地和源-接地電壓。然后可通過減去通道、移除共模信號（即源-接地電壓）求得柵-源電壓。但當柵-源電壓小于電源電壓時，這種方法則不盡人意，因為不當?shù)墓材Ｐ盘栍惺馆斎?a href="http://wenjunhu.com/tags/放大器/" target="_blank">放大器達到飽和。

二、捕獲和分析電流控制的DC-DC變流器中的保護模式RTO64示波器的高分辨率捕獲功能，長記錄長度以及高取樣速率，是捕獲和分析電流控制的DC-DC變流器中的保護模式所需的理想工具。

您可通過這些功能確定每一周期的限流電路是否能正常工作。該系列儀器可輕而易舉地以超高的分辨率捕獲瞬態(tài)信號，非常適合于觀察電流控制變流器中每一周期的限流電路工作情況。

三、測量經(jīng)功率因數(shù)校正（PFC）的AC-DC整流器中的線路電流諧波RTO64示波器配備有長記錄長度、快速傅里葉變換（FFT）數(shù)學計算和自動測量功能，是測量經(jīng)功率因數(shù)校正（PFC）的AC-DC開關(guān)型整流器中AC線路電流諧波的一流工具。

該示波器的數(shù)學計算功能包括時域和頻域中的波形頻譜分析。各種頻域控制都和傳統(tǒng)的頻譜分析儀相似，能設(shè)定中心頻率、跨距和分辨率帶寬。示波器采用FFT函數(shù)繪制測定波形的幅度和相位頻譜。我們在此繪制了測定的AC線路電流波形的諧波幅度。

四、監(jiān)視磁芯飽和與顯示B-H特性RTO64示波器可用來在測試和操作兩種條件下，監(jiān)測磁芯飽和并顯示B-H的特性；

方法是：用示波器的波形積分計算功能進行計算，然后將波形數(shù)值數(shù)據(jù)導出至Excel電子表格或其它數(shù)據(jù)分析工具。這種高性能示波器可用來以幾種格式導出波形、圖像和測量值，以使您隨后能用其它應(yīng)用工具進行進一步的分析。測量使用.csv格式（逗號分隔方式）時可直接導入至Excel電子表格。以.csv格式導出的波形不含定時和標度信息；而是把波形作為帶幅度而無單位的值加以導出。數(shù)據(jù)將按順序?qū)懭胛募磸牟ㄐ蔚牡谝粋€樣值到最后一個樣值。磁芯材質(zhì)的通量密度B和磁場強度H之間的關(guān)系，對電感器或變壓器的設(shè)計甚為重要。

這一特性的斜率是磁芯材料的磁導率μ，它對電感有影響作用。磁芯材料在高通量密度時將處于飽和狀態(tài)，從而導致磁導率和電感的大幅度降低。B-H回路內(nèi)所含面積等于磁心材料容積單位中每一周期所損耗的能量（磁芯損耗）。通過B和H之比，您便可驗證開關(guān)變流器中磁元件的磁芯損耗和飽和度（或缺少飽和度）之情況。這種測量甚至可在變流器運行期間，在其內(nèi)的電感線圈上進行。

用法拉第（Faraday）定律可確定出通量密度B與施加在繞組上的電壓積分的關(guān)系。因此，我們可通過捕獲并求繞組電壓波形的積分而測定B(t)。用安培（Ampere）定律可確定出磁場強度H與繞組電流的關(guān)系（或，在多匝繞組元件中，與所有繞組的總安匝的關(guān)系）。我們可通過DC電流探頭捕獲電流波形的方式來測量H(t)。對于多匝器件，該電流探頭可一次夾在所有繞組上（如果匝比不是1：1，多匝則須按其它匝比與電流探頭連接）

審核編輯：湯梓紅