開關電源是一種應用廣泛的電能轉(zhuǎn)換裝置，具有體積小、效率高等特性。ZDS示波器搭載的電源分析功能便是對開關電源各項技術(shù)指標進行測試的功能。今天為大家?guī)砥渲行史治?、開關元件分析和磁性元件分析的介紹。

測試內(nèi)容

ZDS3000/4000系列示波器電源分析插件即使用示波器來對開關電源進行相關測試，可以提高電源 開發(fā)人員的工作效率，方便對電源模塊進行測試。電源分析插件涉及效率分析、開關元件分析、磁性元件分析、輸入分析、輸出分析、調(diào)制分析六個部分，今天我們主要對前三項進行介紹。

-效率分析

效率分析主要計算輸入端和輸出端的功率，以此來估算電源模塊的轉(zhuǎn)換效率。

-開關元件分析

開關電源(SMPS)技術(shù)依托電源半導體開關設備，如金屬氧化物場效應晶體管(MOSFET)和絕緣門雙極晶體管(IGBT)。開關設備在極大程度上決定著開關電源的整體性能。開關設備的關鍵測量項目包括開關損耗、SOA安全工作區(qū)等。

-磁性分析

磁性元件分析具體分為磁性分析與電感測試，可對磁損耗、電感值、有功功率值等進行測試。

測試步驟

1、測前準備

為了保證測試的準確性，我們必須保證使用正確的測試系統(tǒng)，才能準確的捕獲波形進行分析和調(diào)試，所以測試前需進行如下準備：

（1）設置示波器的采集模式。需根據(jù)測試項從四種采集模式中選擇合適的一種；

（2）電流探頭進行消磁調(diào)零，以便去掉變壓器核心中殘余的DC通量，防止數(shù)據(jù)產(chǎn)生偏差；

（3）電壓探頭和電流探頭的偏移校正。需搭配偏移校正夾具。過調(diào)整示波器的通道偏移時間參數(shù)，從而校正電壓探頭 和電流鉗的傳輸延遲時間差，如下圖所示。

2、接線

接線方式

注：開關元件分析包括開關損耗、SOA、動態(tài)開點電阻、dv/dt和di/dt。

3、參數(shù)設置

確認接線無誤后即可點擊“參數(shù)配置”進行測量參數(shù)的設定。我們以SOA為例進行演示，在參數(shù)配置菜單中，可對坐標系參數(shù)、電壓電流限定參數(shù)等進行設定，測試項意義如圖所示。

測試常見問題

1、進行電源分析測試時如何設置示波器的采集模式呢？

示波器提供了四種采集模式：標準模式、峰值模式、平均模式、高分辨率模式。示波器的采集模式就是信號的采集、處理和顯示過程。不同的采集模式會產(chǎn)生不同的效果，選擇的采集模式可能會影響電源測量的精度。不同采集模式的使用條件和使用測量項舉例如下圖所示。

2、開關損耗測試前需要了解什么呢？

需要了解開關管的狀態(tài)。由于開關管是非理想型器件，其工作過程可劃分為四種狀態(tài)，如下圖所示。一般來說，主要的能量損耗體現(xiàn)在“導通過程”和“關閉過程”，小部分能量體現(xiàn)在“導通狀態(tài)”，而“關閉狀態(tài)”的損耗很小幾乎為0，可以忽略不計。

3、為什么開關損耗導通計算公式推薦使用Rds(on)？

導通狀態(tài)下，開關管通常會流過很大的電流，但開關管的導通電阻很小，通常是毫歐級別，所以導通狀態(tài)下?lián)p耗能量相對來說是比較少的，但亦不能忽略。由于導通時的微小電壓，無法準確測量，使用電壓乘電流的積分的方法計算的能量損耗誤差會很大。相反，導通時電流很大，可以準確測量，因此可以使用電流與導通電阻來計算損耗。導通計算具體公式解釋和舉例如下圖。

4、SOA安全工作區(qū)的4條邊界代表著什么？

-上邊界為最大單次脈沖電流;

-右邊界為最高耐壓值;

-右上邊界為熱阻相關損耗限制;

-左上為導通電阻制約電流。

如何獲取電源分析功能

目前支持電源的示波器有ZDS4054 Plus、ZDS4034 Plus、ZDS4024 Plus、ZDS3054 Plus、ZDS3034 Plus、ZDS3024 Plus和ZDS3024，用戶可在ZLG致遠電子官網(wǎng)示波器資料下載頁下載固件進行更新。