电源测量应用 - Keysight · 电源测量应用用户指南 3 功率测量应用 — 概览...

电源测量应用

用户指南

2 电源测量应用用户指南

声明? Keysight Technologies, Inc. 2007-2019

根据美国和国际版权法，未经 Keysight Technologies, Inc. 事先同意和书面允许，不得以任何形式或通过任何方式（包括电子存储和检索或翻译为其他国家或地区的语言）复制本手册中的任何内容。

调整

07.30.0000 版

版本

2019 年 5 月

仅提供电子格式

发布者： Keysight Technologies, Inc. 1900 Garden of the Gods Road Colorado Springs, CO 80907 USA

担保

本文档中包含的材料 " 按现状 " 提供，在将来版本中如有更改，恕不另行通知。此外，在适用法律允许的最大范围内，Keysight 不对本手册及其包含的任何信息提供任何明示或暗示的保证，包括但不仅限于对适销性和用于特定用途时的适用性的暗示担保。对于因提供、使用或运用本文档或其包含的任何信息所导致的错误或者意外或必然损害，Keysight 概不负责。如果Keysight 和用户之间已达成的单独书面协议包含涉及本文档内容的担保条款，但担保条款与这些条款有冲突，则应以单独协议中的担保条款为准。

技术许可

对于本文档中描述的硬件和／或软件，仅在得到许可的情况下才会提供，并且只能根据许可进行使用或复制。

美国政府的权利

如美国联邦采购法规（以下称 "FAR"）第 2.101 条所定义，本软件是 " 商业计算机软件 "。根据 FAR 第 12.212

条和第 27.405-3 条以及美国国防部 FAR 补充条例（以下称 "DFARS"）第 227.7202 条，美国政府采购商业计算机软件须与本软件按惯例向公众提供时一样适用相同的条款。相应地，Keysight 依据其最终用户许可协议 (EULA) 中所述的标准商业使用许可向美国政府客户提供本软件，您可以从以下网址获取该许可协议的副本：www.keysight.com/find/sweula。 EULA 中规定的使用许可为独占使用许可，根据该使用许可，美国政府可以使用、修改、分发或披露本软件。 EULA 及其中所述的使用许可不要求或不允许 Keysight： (1) 提供按惯例并未向公众提供的与商业计算机软件或商业计算机软件文档相关的技术信息；或 (2) 超出按惯例向公众提供的商业计算机软件或商业计算机软件文档使用、修改、复制、发布、执行、显示或披露权利，向政府让与或以任何其他方式向政府提供额外权利。超出 EULA 规定范围的任何其他政府要求均不适用，除非 FAR 和 DFARS 明确要求所有商业计算机软件提供商都必须适用这些条款、权利或使用许可，而且 EULA 的其他地方以书面形式具体规定了这些条款、权利或使用许可。 Keysight 并不承担更新、修订或以任何其他方式修改本软件的义务。对于 FAR 2.101 定义的任何技术数据，根据 FAR 第 12.211 条和第 27.404.2 条以及 DFARS 第 227.7102 条的规定，美国政府所获得的权利不会超出 FAR 第 27.401 条或 DFAR 第 227.7103-5 (c) 条所定义的适用于任何技术数据的 " 有限权利 "。

安全声明

小心

小心标记表示危险。它要求在执行操作步骤时必须加以注意，如果不正确执行操作或不遵循操作步骤，则可能会导致产品损坏或重要数据丢失。请在出现小心标记时停止操作，直到已完全理解并满足了指示条件时再继续。

警告

" 警告 " 标志表示有危险。它要求在执行操作步骤时必须加以注意，如果不正确执行操作或不遵循操作步骤，则可能会导致人身伤亡。如果没有完全理解 " 警告 " 标志所指示的条件并满足这些条件，则不要继续操作。

http://www.keysight.com/find/sweula

http://www.keysight.com/find/sweula

电源测量应用用户指南 3

功率测量应用 — 概览

InfiniiVision 3000T X 系列、4000 X 系列、6000 X 系列和 M9241/42/43A PXIe 示波器的功率测量和分析可以快速轻松地分析开关电源的效率和可靠性。

使用功率测量应用，您可以：

• 测量开关设备的开关损耗和导通损耗（以帮助提高效率）。

• 分析 dI/dt 和 dV/dt 转换速率（以进行可靠操作）。

• 自动设置示波器以进行波纹测量（以省去繁琐的手动示波器设置）。

• 根据 IEC 61000-3-2 标准执行预先合规性测试（以缩短合规性测试时间）。

• 通过总谐波失真、有效功率、视在功率、功率因数和波峰因数测试来分析线功率（以快速提供功率质量信息）。

• 低输出噪声（波纹）。

• 使用脉冲宽度调制 (PWM) 信号的开启时间和关闭时间信息来分析调制（有助于体现有效功率因数的特点）。

• 使用电源抑制比 (PSRR) 测量来确定某个电路抑制来自不同频率的输入电源的波纹的情况。

电源测量和分析许可证以及示波器、高电压差分探头、电流探头、探头抗时滞装置和无源探头共同形成了用于电源设计和测试的完整的电源测量系统。

图 1 开关模式电源 (SMPS) 框图和测量类型


功率测量与分析应用附带一个 U1881A 基于 PC 的功率分析软件包的许可证（无附加费用），该软件包可提供附加的离线功率测量和报告生成功能。

此指南包含以下内容：

• 第 1 章 , “ 前提条件 ,” （从第 9 页开始）

• 第 2 章 , “ 入门 ,” （从第 15 页开始）

• 第 3 章 , “ 执行电源分析 ,” （从第 27 页开始）

• 第 4 章 , “ 自动电源测量 ,” （从第 73 页开始）


目录

功率测量应用 — 概览 / 3

1 前提条件

安全 / 10

示波器要求 / 11

带宽要求 / 11

存储器要求 / 11

软件版本要求 / 12

探头要求 / 13

电压探头 / 13

电流探头 / 13

对电压和电流探头进行抗时滞设置 / 14

2 入门

步骤 1：访问电源测量应用 / 16

步骤 2：执行通道抗时滞 / 17

步骤 3：选择电源分析的类型 / 20

步骤 4：进行 DUT 连接并设置信号 / 21

步骤 5：更改分析设置（如果可用） / 23

步骤 6：应用分析 / 24

步骤 7：查看分析结果 / 25

3 执行电源分析

输入测量 / 28

电源质量 / 28


电流谐波 / 30

突入电流 / 35

开关测量 / 37

Rds(on) 和 Vce(sat) / 37

开关损耗 / 39

转换速度 / 44

调制 / 46

输出测量 / 51

输出波纹 / 51

开启 / 关闭 / 52

瞬变响应 / 55

效率 / 58

频率响应测量 / 62

电源抑制比 (PSRR) / 62

控制回路响应（波德图） / 66

4 自动电源测量

功率因数 / 74

有效功率 / 75

视在功率 / 76

无功功率 / 77

波峰因数 / 78

相位角 / 79

输出波纹 / 80

输入功率 / 81

输出功率 / 82

效率 / 83

峰值电流 / 84


瞬变 / 85

开启时间 / 86

关闭时间 / 87

Rds(on) / 88

Vce(sat) / 89

功率损耗 / 90

功率损耗 / 周期 / 91

能量损耗 / 92

索引

9

电源测量应用用户指南

1 前提条件

安全 / 10

示波器要求 / 11

探头要求 / 13

本章介绍使用电源测量应用的安全注意事项和所需要求。


1 前提条件

安全

警告将电路连接到危险电压时，应确保所使用的探头和其他组件在其额定值范围内。请参考探头和其他组件的文档。

前提条件 1


示波器要求

该功率测量应用可与 InfiniiVision 3000T X 系列、4000 X 系列、6000 X 系列和 M9241/42/43A PXIe 数字存储示波器 (DSO) 结合使用。

被测电源的特性决定了示波器带宽和所需存储器。

• " 带宽要求 " （第 11 页）

• " 存储器要求 " （第 11 页）

• " 软件版本要求 " （第 12 页）

带宽要求

示波器和探头的带宽要求取决于开关设备的转换速度（上升 / 下降时间）。

具有高斯响应的示波器（通常对于 1 GHz 及以下带宽的示波器），示波器的上升时间通常与示波器的带宽相关，公式如下：

上升时间 = 0.35/ 带宽

要测量误差为 ±5% 的输入信号的上升时间，示波器的上升时间必须是输入信号上升时间的 1/3。因此，所需的示波器带宽为：

BW = [ 0.35 / ( 输入信号上升时间 / 3) ]

例如，如果开关设备的上升时间为 10 ns，所需的示波器带宽将为 105 MHz。

存储器要求

示波器的存储器要求取决于要捕获的信号的时间范围和类型：

存储器深度 = 时间范围 * 采样率

• 对于开关设备信号：如果需要捕获的开关信号的持续时间为主电源周期的一半 (60 Hz)，转换速度为 50 ns （使用的采样率是所需带宽的四倍），则存储器深度 = 8.333 ms * 21 MHz * 4 = 699972 个点。

使用 InfiniiVision 3000 X 系列示波器时，采样率由时间范围设置确定。在上述情况下，在 " 高分辨率 " 模式中，如果时间范围是 8.333 ms，则采样率是 100 MSa/s ；因此，所需的存储器深度是 833300 个点。

• 对于输入 AC 线信号：需要捕获几个周期才能绘制 FFT。FFT 图的分辨率 = 采样率 / 数据大小。预期的谐波是 50/60 Hz 的倍数。


1 前提条件

由于输入信号具有低频分量，因此不需要高采样率。例如，RTCA-DO-160E 技术参数说明 100 kSa/s 及更高的采样率应足够了。对于 60 Hz 信号，要捕获 10 个周期，您需要捕获的持续时间为 83.33 ms。

对于上述时间范围，InfiniiVision 3000 X 系列示波器将采样率设置为 10 MSa/s。所需的存储器深度为 83330 个点，FFT 分辨率为 4.77 Hz。

软件版本要求

表 1 所需的示波器软件版本

示波器系列所需的软件版本

InfiniiVision 3000T X 系列 4.00 或更高版本

InfiniiVision 4000 X 系列 3.00 或更高版本

InfiniiVision 6000 X 系列 6.00 或更高版本

前提条件 1


探头要求

• " 电压探头 " （第 13 页）

• " 电流探头 " （第 13 页）

• " 对电压和电流探头进行抗时滞设置 " （第 14 页）

电压探头

可以使用下列电压探头：

• Keysight N2791A 差分探头，25 MHz，700 V 动态范围。

• Keysight N2790A 差分探头，具有 AutoProbe 接口，100 MHz，1.4 kV 动态范围。

• Keysight N2792A 差分探头，200 MHz 带宽，20 V 动态范围。

• Keysight N2793A 差分探头，800 MHz 带宽，15 V 动态范围。

• Keysight N2891A 高电压差分探头，70 MHz，7 kV 动态范围。

• Keysight 1141A 差分探头，200 MHz 带宽，400 V 动态范围。

• Keysight 10070D 无源探头 1:1，20 MHz 带宽，大输入 400 V （用于电源噪声测量和电源抑制比测量）。

• Keysight N2870A 无源探头 1:1，35 MHz 带宽，大输入 55 V（用于电源噪声测量和电源抑制比测量）。

有关电压探头带宽要求，请参见 " 带宽要求 " （第 11 页）。

所需的探头电压范围取决于要测量的输入信号。AC-DC 开关模式电源需要高电压范围的探头，因为开关信号和输入线信号会高达 700 Vpp。对于 DC-DC 开关模式电源，较小的探头电压范围就足够了，因为信号幅度要小得多。

无源探头通常用于测量 DC 输出和瞬变响应。

电流探头

可以使用下列 Keysight AC/DC 电流探头：

• 1,147B 50 MHz 带宽，15A 峰值。

• N2893A 100 MHz 带宽，30A 峰值。

• N2780A 2 MHz 带宽，500A 峰值。

• N2781A 10 MHz 带宽，150A 峰值。


1 前提条件

• N2782A 50 MHz 带宽，30A 峰值。

• N2783A 100 MHz 带宽，30A 峰值。

有关电流探头带宽要求，请参见 " 带宽要求 " （第 11 页）。

对电压和电流探头进行抗时滞设置

要确保准确地测量功率损耗，可使用 U1880A 抗时滞装置来调整电流探头和电压探头信号路径之间的任何时间延迟差异的时滞。

抗时滞探头的过程在第 2 章 , “ 入门 ,” （从第 15 页开始）中进行了说明。

表 2 U1880A 抗时滞装置环境特性

温度工作时：-10 °C 到 +55 °C

非工作时：-20 °C 到 +60 °C

湿度工作时：24 小时内在 40 °C 时为 95% RH

非工作时：24 小时内在 65 °C 时为 90% RH

海拔高度工作时：最高 4,570 米（15,000 英尺）

非工作时：最高 15,244 米（50,000 英尺）

室内使用仅允许在室内使用

15


2 入门

步骤 1：访问电源测量应用 / 16

步骤 2：执行通道抗时滞 / 17

步骤 3：选择电源分析的类型 / 20

步骤 4：进行 DUT 连接并设置信号 / 21

步骤 5：更改分析设置（如果可用） / 23

步骤 6：应用分析 / 24

步骤 7：查看分析结果 / 25

本章概括介绍了首次进行电源测量时必须执行的操作步骤。


2 入门

步骤 1：访问电源测量应用

访问示波器上的电源测量应用：

1 按下 [Analyze]（分析）键。

2 按下功能，然后选择电源应用。

3 再次按下功能以启用电源测量。

下一步 • " 步骤 2：执行通道抗时滞 " （第 17 页）

入门 2


步骤 2：执行通道抗时滞

要进行准确的功率损耗测量，您必须使用 U1880A 抗时滞装置执行电流和电压通道抗时滞。通道抗时滞过程可校正电流和电压探头之间的时间延迟。

开始时您需要执行一次抗时滞过程，在任何硬件设置部分改变（例如，不同的探头、不同的示波器通道等）或环境温度改变后，需要再次运行该过程。

执行通道抗时滞：

1 首先，对电流探头消磁并调零。有关如何执行此操作的说明，请参考电流探头文档。

2 连接 U1880A 抗时滞装置：

a 将 D+ 和 D- 高电压差分探头连接到抗时滞装置。

b 将电流探头连接到电流回路，箭头方向指向电流流动方向。

小回路大回路

对于电流探头： ? 1,147B （50 MHz，15A）

? N2893A （10 MHz，15A）

? N2782A （50 MHz，30A）

? N2783A （100 MHz，30A）

? N2780A （2 MHz，500A）

? N2781A （10 MHz，150A）

将高电压差分探头连接到下列连接器之一：

? J5 （2.54 mm 连接器）

? J6 和 J7 （鳄鱼夹型）

? J2 （2.54 mm 连接器）

? J3 和 J4 （鳄鱼夹型）


2 入门

c 确保将抗时滞装置上的开关设置到装置相应的一侧（" 小回路 " 或 " 大回路 "）。

d 使用 USB 电缆将抗时滞装置连接到示波器上的 USB 端口或 PC。该 USB 端口将为抗时滞装置供电。

3 在 " 电源应用 " 主菜单中，按下分析软键，然后旋转 Entry 旋钮以选择自动抗时滞。

4 按下电压软键，然后使用 Entry 旋钮选择探测电压信号的模拟通道。

5 按下电流软键，然后使用 Entry 旋钮选择探测电流信号的模拟通道。

6 按下自动抗时滞软键。

抗时滞过程完成后，您将看到一条消息，指示抗时滞是否成功；如果成功，还显示所使用的设置。

注意尽可能对高电压差分探头使用最低衰减设置，因为抗时滞装置上的电压电平非常小。使用较高的衰减设置可能会产生不准确的时滞值（并影响所进行的测量），因为噪声电平也同时放大了。

入门 2


在执行了出厂默认值或安全擦除后，才会将抗时滞值保存到示波器中。下次运行电源应用时，可以使用保存的抗时滞值或再次执行抗时滞。

一般情况下，在部分测试设置改变（例如，不同的探头、不同的示波器通道等）或环境温度改变时，需要再次执行抗时滞过程。

另请参见 • U1880A 抗时滞装置用户指南。

下一步 • " 步骤 3：选择电源分析的类型 " （第 20 页）


2 入门

步骤 3：选择电源分析的类型

1 在 " 电源应用 " 主菜单中，按下分析软键，然后旋转 Entry 旋钮以选择电源分析的类型。

可以使用下列电源分析类型：

• 电源质量

• 电流谐波

• 突入电流

• Rds(on) & Vce(sat)

• 开关损耗

• 转换速度

• 调制

• 输出波纹

• 开启 / 关闭

• 瞬变响应

• 效率

• 电源抑制比 (PSRR)

• 控制回路响应（Bode）

下一步 • " 步骤 4：进行 DUT 连接并设置信号 " （第 21 页）

入门 2


步骤 4：进行 DUT 连接并设置信号

对于每种电源分析类型，可使用信号软键和菜单指定要使用的示波器通道并设置其他相关选项。

1 在 " 电源应用 " 主菜单中，按下信号软键。

2 在 " 电源应用信号菜单 " 中，如连接示意图中所示，将探头连接到被测设备以及示波器。

3 在上面的示例中，按下电压和电流软键并确保选择了正确的模拟通道。

注意确保选择用于电压探头的正确的衰减因数。

衰减因数乘以探头的最大输出电压可得到最大输入信号。例如，N2791A 探头的最大输出电压是 ±7V，因此 100:1 衰减率给出的最大输入信号是 ±700V。


2 入门

4 如果显示用于设置相关选项的其他软键，如上例中的周期软键，则可使用这些软键指定相应的设置。

5 如果显示，则按下自动设置软键对电压和电流通道自动定标和定位，还可以设置时间 / 格。

6 按下 " 返回 / 向上 " 键可返回到 " 电源应用 " 主菜单。

下一步 • " 步骤 5：更改分析设置（如果可用）" （第 23 页）

注意此外，确保选择用于电流探头的正确的衰减因数。

Back

入门 2


步骤 5：更改分析设置（如果可用）

如果有用于所选电源分析类型的设置，则在 " 电源应用 " 主菜单中会显示一个设置软键或其他软键。指定电源分析设置：

1 在 " 电源应用 " 主菜单中，按下设置软键或其他软键对所执行的分析类型进行相应的设置。

例如，" 电流谐波 " 设置菜单如下所示：

有关适用于每种电源分析类型的设置的说明，请参见第 3 章 , “ 执行电源分析 ,” （从第 27 页开始）。

2 完成更改设置后，返回到 " 电源应用 " 主菜单（如有必要，可按下 " 返回 / 向上 " 键）。

下一步 • " 步骤 6：应用分析 " （第 24 页）

Back


2 入门

步骤 6：应用分析

每种类型的电源分析都提供一个应用软键以启动分析。

1 在 " 电源应用 " 主菜单中，按下应用。

下一步 • " 步骤 7：查看分析结果 " （第 25 页）

入门 2


步骤 7：查看分析结果

电源分析完成后，可以通过下列方式查看结果：

• 查看屏幕上的电源分析结果。

• 添加自动电源测量。

查看屏幕上的电源分析结果

电源分析结果显示在示波器屏幕上。

例如，以下是电流谐波分析结果：

添加自动电源测量

就像添加电压（峰 - 峰、大值、小值等）和时间（频率、周期、上升时间、下降时间等）的自动测量一样，您也可以添加自动电源测量。请参见第 4 章 , “ 自动电源测量 ,” （从第 73 页开始）。

另请参见要了解有关各种类型的电源分析、其输入信号、其设置及其结果的更多信息，请参见：

• 第 3 章 , “ 执行电源分析 ,” （从第 27 页开始）


2 入门

27



输入测量 / 28

开关测量 / 37

输出测量 / 51

频率响应测量 / 62

本章介绍可以使用电源测量应用执行的电源分析类型、到被测设备的正确探测连接、信号设置、设置和结果。



输入测量

• " 电源质量 " （第 28 页）

• " 电流谐波 " （第 30 页）

• " 突入电流 " （第 35 页）

电源质量

电源质量分析显示 AC 输入线的质量。

某些 AC 电流可能会流回负载并从负载流出而不传输能量。这种电流称为无功或谐波电流，会使 " 视在 " 功率上升，使其大于消耗的实际功率。电源质量通过以下测量数据进行测量：AC 线的电流和电压的功率因数、视在功率、有效功率、无功功率、波峰因数及相位角。

信号设置 1 选定了 " 电源应用 " 主菜单中的电源质量分析后，按下信号软键。

2 如连接示意图中所示，将探头连接到被测设备以及示波器。

a 将电压探头的 D+ 连接到 AC 输入端的火线。

b 将电压探头的 D- 连接到 AC 输入端的零线。

c 在电压探头上，选择适当的衰减率。

d 将电流探头连接到 AC 输入端的火线，箭头方向指向电流流动方向。

e 将电压和电流探头连接到示波器输入通道。

3 按下电压和电流软键，确保选择正确的模拟通道。

图 2 输入线分析测试的典型配置

执行电源分析 3


4 确保在示波器中为电压和电流探头设置正确的探头衰减因数。

5 按下周期软键，然后旋转输入旋钮选择一次采集中所需捕获的周期数。

6 按下自动设置软键自动设置电压和电流通道的垂直定标和位置。

还显示功率波形，它是电压和电流波形的数学乘运算符。

7 按下 " 返回 / 向上 " 键返回到 " 电源应用 " 主菜单。

分析结果要执行分析，请按下 " 电源应用 " 主菜单中的应用。

分析完成后，将显示结果。

将显示电压和电流波形以及输入功率波形（电压和电流的波形数学乘积）。还显示选定和应用的电源质量测量：

• 功率因数 — 实际功率与视在功率的比。请参见 " 功率因数 " （第 74 页）。

Back



• 有效（实际）功率 — 在 AC 波形的完整周期内平均计算得到的部分功率通量，它在一个方向上产生能量的净传递。请参见 " 有效功率 " （第 75 页）。

• 视在功率 — 由于存储的能量所产生的部分功率通量，它在每个周期中都返回到源。请参见 " 视在功率 " （第 76 页）。

• 无功功率 — 视在功率和有效功率之间由于电抗而产生的差异。请参见 " 无功功率 " （第 77 页）。

• 波峰因数 — 波峰因数是负载所需的瞬时峰值电流 / 电压和 RMS 电流 / 电压之间的比率（RMS 表示均方根，是一种平均值类型）。请参见 " 波峰因数" （第 78 页）。

• 相位角 — 在功率三角形（直角三角形，其中视在功率2 = 有效功率2 + 无

功功率2）中，相位角是视在功率和有效功率之间的角，表示无功功率的量。请参见 " 相位角 " （第 79 页）。

• 一个周期内的直流有效值。有关详细信息，请参考用户指南。

• 频率。有关详细信息，请参考用户指南。

使用在指定的周期数内捕获的电压和电流波形来计算电源质量测量。

电流谐波

开关电源会从 AC 主电源引入一系列谐波。

因为这些谐波会传回电源电路，并导致电路上其他设备出现问题，因此针对这些谐波设置了标准限值。

根据 IEC61000-3-2 （A、B、C 或 D 类）预先合规性标准，使用电流谐波分析可测试开关电源的电流谐波。该分析多显示 40 个谐波。

信号设置 1 选定了 " 电源应用 " 主菜单中的电流谐波分析后，按下信号软键。








e 将电压和电流探头连接到所需的示波器通道。



5 按下周期软键，然后旋转输入旋钮选择一次采集中所需捕获的周期数。

6 按下自动设置软键对电压和电流通道自动定标和定位，并设置适当的时间 /格。

还要自动设置 Hanning FFT 窗（以获得较高的频率解析度和较低的频谱泄漏）。如果您选择手动设置信号，则可以选择其他 FFT 窗以进行分析，如 Blackman-Harris 窗（使频谱泄漏降至低）或 Hamming 窗（获得更好的频率解析度和中度频谱泄漏）。


设置 1 在 " 电源应用 " 主菜单中，按下设置软键。

2 在 " 电源应用电流谐波菜单 " 中，进行适当的设置。

图 3 输入线分析测试的典型配置

Back



执行分析后，您可以返回到设置菜单以执行下列操作：

• 更改显示类型。

• 如果结果以条形图或表格的形式显示，则按下滚动谐波软键并使用输入旋钮滚动电流谐波分析结果。

• 当选择 D 类标准并且结果以条形图的形式显示时，则按下显示软键选择要将结果显示为 RMS 值还是每瓦电流 (mA/W) 值。（表格显示选项同时包括 RMS 值和 mA/W 值。）

表 3 电流谐波分析设置

设置说明

线路频率输入线路频率。

标准选择要用于对电流谐波执行符合性测试的标准。

? IEC 61000-3-2 A 类 — 适用于平衡三相设备、家用电器（除 D 类设备外）、工具（除便携式工具外）、白炽灯调光器及音频设备。

? IEC 61000-3-2 B 类 — 适用于便携式工具。

? IEC 61000-3-2 C 类 — 适用于照明设备。按应用软键（在 "电源应用 " 主菜单中）时，C 类需要进行功率因数计算。因此，当禁用 " 电源应用 " 时，您仅可选择 C 类，这会强制您再次按应用才能执行分析。

? IEC 61000-3-2 D 类 — 适用于额定功率小于或等于 600 W 的设备，类型如下：个人计算机、个人计算机显示器和电视接收机。

D 类设置当选择 D 类标准时，请按下此软键以打开 " 电源应用 D 类设置菜单 "，在此菜单中，您可以指定用于每瓦电流测量的实际功率值由示波器测量还是由用户定义。当选择用户定义时，请输入值。

显示选择如何显示谐波：

? 表格。

? 条形图。

? 关闭 — 不显示谐波测量结果。



3 完成更改设置后，请按下 " 返回 / 向上 " 键返回到 " 电源应用 " 主菜单。



Back

表 4 电流谐波测试结果

FFT 波形显示输入电流中的频率分量。将使用 Hanning 窗计算 FFT。



保存谐波测试结果

将电流谐波测试结果保存到 USB 存储设备

1 按下 [Save/Recall] 保存 /调用键。

2 在 " 保存 / 调用菜单 " 中，按下保存软键。

3 在 " 保存菜单 " 中，按下格式软键，然后旋转输入旋钮以选择电源谐波数据 (*.csv)。

4 按下第二个位置中的软键并使用输入旋钮导航到保存位置。有关导航存储位置的信息，请参见示波器用户指南。

5 后，按下按下以保存软键。

将显示一条消息，指示保存是否成功。

自动测量可以使用 [Meas] 测量键和菜单添加这些相关的自动测量。

自动电源应用测量：

• " 视在功率 " （第 76 页）

• " 波峰因数 " （第 78 页）

谐波、实际值 (RMS)、限值 (RMS)、余量、通过 /失败状态

对于前 40 个谐波，将显示下列值：

? 实际值 (RMS) — 以谐波单位参数指定的单位显示的测量值。

? 限值 (RMS) — 选定的电流谐波标准参数指定的限值。

? 余量 — 选定的电流谐波标准参数指定的余量。

? 通过 / 失败状态 — 根据选定的电流谐波标准确定值是通过还是失败。

表格中的行或条形图中的条根据通过 / 失败值呈现为不同颜色。

临界结果大于限值的 85%，但小于限值的 100%。

THD （总谐波失真）

其中：

? Xn = 每个谐波的电压或电流

? X1 = 基本电压或电流值

表 4 电流谐波测试结果 (continued)



自动电压测量（有关更多信息，请参考示波器用户指南）：

• AC - RMS

突入电流

突入电流分析可测量初次开启电源时电源的峰值突入电流。

信号设置 1 选定了 " 电源应用 " 主菜单中的突入分析后，按下信号软键。









5 按下类型软键；然后旋转 Entry 旋钮选择要从输入转换为输出的电源类型。所作的选择将会影响测量的方式。

图 4 突入电流分析测试的典型配置



6 按下最大输入电压软键，然后旋转 Entry 旋钮以指定大输入电压。这将设置通道探测电压的垂直定标。

7 按下预期软键，然后旋转 Entry 旋钮以指定预期的突入电流幅度。这将设置通道探测电流的垂直定标。

8 按下 Back/Up （返回 / 向上）键可返回到 " 电源应用 " 主菜单。


按照屏幕上的说明操作。分析完成后，将显示结果。

将显示电压和电流波形。还显示下列自动电源测量：

• " 峰值电流 " （第 84 页）

Back



开关测量

• "Rds(on) 和 Vce(sat)" （第 37 页）

• " 开关损耗 " （第 39 页）

• " 转换速度 " （第 44 页）

• " 调制 " （第 46 页）

Rds(on) 和 Vce(sat)

Rds(on) 和 Vce(sat) 分析可测量开关设备的这些特征。它表示开关设备在工作时是否接近公布在设备数据表中的值。

信号设置 1 选定了 " 电源应用 " 主菜单中的 Rds(on) & Vce(sat) 分析后，按下信号软键。


a 将电压探头的 D+ 连接到 MOSFET 的源。

b 将电压探头的 D- 连接到 MOSFET 的漏极。


d 将电流探头连接到 MOSFET 的漏极，箭头方向指向电流流动方向。



图 5 电源设备分析测试的典型配置



4 确保在示波器中设置电压和电流探头的正确的探头衰减因数。

5 按下自动设置软键自动设置电压和电流通道的垂直定标和定位。

6 如果需要偏移校准，按偏移校准软键可引导您执行对电压输入通道和电流输入通道的测量偏移错误的校准过程，以此纠正示波器 / 探头偏移错误。

对于所有垂直定标设置，虽然示波器的用户校准（"[Utility] 实用工具 > 服务 "）可将所有输入通道的偏移校准在 ±0.1 格内，但相对较小的偏移错误可引起较大的开关损耗测量错误，特别是在电压几近于零时的导通相位期间和电流几近于零的非导通相位期间。当尝试在存在相对较大的开关电压和（或）电流的情况下测量微弱电压和（或）电流时，这是典型的示波器动态范围限制。

执行偏移校准过程后，当您按应用软键开始电源分析时，将应用精度校准因数。

如果对电压和（或）电流波形作出任何垂直标定更改，校准因数将会变成无效，并且菜单区域会显示红色的消息以指明需要执行新偏移校准。打开 " 信号" 菜单，然后选择偏移校准，为电流垂直定标设置创建新的精度偏移校准因数。




Back



显示电压和电流波形，以及以下自动电源测量和统计数据：

• "Rds(on)" （第 88 页）

• "Vce(sat)" （第 89 页）

在开关损耗分析中使用 Rds(on)和 Vce(sat) 结

果

您可以在开关损耗电源分析中使用 Rds(on) 和 Vce(sat) 分析的结果：

• 按下使用 Rds(on)，开始使用其 Rds(on) 导通计算设置和测量的平均 Rds(on) 值来进行开关损耗分析。

• 按下使用 Vce(sat)，开始使用其 Vce(sat) 导通计算设置和测量的平均 Vce(sat) 值来进行开关损耗分析。

要实现更精确的 Rds(on) 和 Vce(sat) 测量，请在累积测量统计数据时使用 "平均 " 采集模式。

开关损耗

开关损耗分析可计算在开关设备中的开关周期内耗散的功率。典型的功率损耗包括：

• 在 Vds 和 Id 开关期间发生的开关损耗。



• 导通损耗发生在开关设备 (MOSFET) 为 " 开 " 时。

设计工程师使用这些信息可提高电源的功率转换效率。

开关损耗也用于量化传输到电源设备散热器的功率损耗。

信号设置 1 选定了 " 电源应用 " 主菜单中的开关损耗分析后，按下信号软键。


图 6 电源设备中发生的损耗

ON stateforward

voltage drop

P(t) = Vds(t) * Id(t)

0Vds(t)

current probenull offset

conduction loss

Id(t)

switching loss false losses due toprobe null offset

t

ON stateOFF stateON state

0 t

switching loss conduction loss

switchinglevel

turn-OFFswitching

period

turn-ONswitching

period











6 如果需要偏移校准，按偏移校准软键可引导您执行对电压输入通道和电流输入通道的测量偏移错误的校准过程，以此纠正示波器 / 探头偏移错误。

对于所有垂直定标设置，虽然示波器的用户校准（"[Utility] 实用工具 > 服务 "）可将所有输入通道的偏移校准在 ±0.1 格内，但相对较小的偏移错误可引起较大的开关损耗测量错误，特别是在电压几近于零时的导通相位期间和电流几近于零的非导通相位期间。当尝试在存在相对较大的开关电压和（或）电流的情况下测量微弱电压和（或）电流时，这是典型的示波器动态范围限制。

执行偏移校准过程后，当您按应用软键开始电源分析时，将应用精度校准因数。




如果对电压和（或）电流波形作出任何垂直标定更改，校准因数将会变成无效，并且菜单区域会显示红色的消息以指明需要执行新偏移校准。打开 " 信号" 菜单，然后选择偏移校准，为电流垂直定标设置创建新的精度偏移校准因数。



2 在 " 电源应用开关损耗菜单 " 中，进行适当的设置。

Back

表 5 开关损耗分析设置

设置说明

电压参考输入开关边沿的开关电平。该值为占最大开关电压的百分比。

可以调整该值以忽略本底噪声。

该值指定用于确定开关边沿的阈值。



3 完成更改设置后，可按下 " 返回 / 向上 " 键返回到 " 电源应用 " 主菜单。



电流参考输入开关边沿开始的开关电平。该值为占最大开关电源的百分比。

可以调整该值以忽略在电流探头中很难消除的本底噪声或无效偏移。

该值指定用于确定开关边沿的阈值。

导通选择计算导通的方法：

? 电压波形 — 功率波形使用原始数据，计算公式为：P = V x I

? Rds(on) — 功率波形包括误差校正：

? 在开启区域（其中电压电平低于电压参考），功率计算公式为：P = Id2 x Rds(on)

使用其他软键指定 Rds(on)。

? 在关闭区域（其中电流电平低于电流参考），功率计算公式为：P = 0 Watt。

? Vce(sat) — 功率波形包括误差校正：

? 在开启区域（其中电压电平低于电压参考），功率计算公式为：P = Vce(sat) x Ic

使用其他软键指定 Vce(sat)。

? 在关闭区域（其中电流电平低于电流参考），功率计算公式为：P = 0 Watt。

表 5 开关损耗分析设置 (continued)

设置说明

Back



将显示电压和电流波形以及功率波形（电压和电流的波形数学乘积）。还显示下列自动电源测量和统计数据：

• " 功率损耗 " （第 90 页）

• " 功率损耗 /周期 " （第 91 页）

• " 能量损耗 " （第 92 页）

自动测量可以使用 [Meas] （测量）键和菜单添加这些相关自动测量。

自动时间测量（有关更多信息，请参考示波器用户指南）：

• 频率

转换速度

转换速度分析可测量开关期间电压或电流的变化速率。

信号设置 1 选定了 " 电源应用 " 主菜单中的转换速度分析后，按下信号软键。













设置 1 在 " 电源应用 " 主菜单中，按下源软键；然后，旋转 Entry 旋钮以选择 dV/dt 或 dI/dt 作为转换速度分析的源。




Back



电压和电流波形将与显示转换速度的微分数学函数波形一起显示。

将添加和显示微分数学函数波形上的大值和小值测量结果。

调制

调制分析测量到开关设备 (MOSFET) 的控制脉冲信号，并观察控制脉冲信号响应不同事件的脉冲宽度、占空比、周期、频率等的趋势。

信号设置 1 选定了 " 电源应用 " 主菜单中的调制分析后，按下信号软键。


表 6 转换速度测试结果

dV/dt [ y(n) - y(n-1) ] / [ x(n) - x(n-1) ]，测量电源设备

(MOSFET) 的 Vds 的转换速度。

dI/dt [ y(n) - y(n-1) ] / [ x(n) - x(n-1) ]，测量电源设备

(MOSFET) 的 Id 的转换速度。



a 将电压探头的 D+ 连接到 MOSFET 的门控。

b 将电压探头的 D- 连接到 MOSFET 的源。


d 将电流探头连接到 MOSFET 的漏极。




5 按下持续时间软键，然后旋转 Entry 旋钮以指定要捕获信号的时间。这将设置示波器的时间定标。

6 按下自动设置软键自动设置电压和电流通道的垂直定标和位置。

7 调整触发电平以捕获每个周期中同一位置上的波形（换句话说，使波形显示稳定）。


设置 1 在 " 电源应用 " 主菜单中，按下源软键，然后旋转 Entry 旋钮以选择电压或电流作为调制分析的源。

图 9 用于调制分析测试的连续模式连接

Back



2 按下测量软键，然后旋转 Entry 旋钮以选择要在调制分析中进行的测量类型：

• 平均

• RMS - AC

• 比率

• 周期

• 频率

• + 宽度

• - 宽度

• + 占空比

• - 占空比

• 上升时间

• 下降时间





使用测量趋势数学波形可视化来绘制调制波形的每个周期的测量变化。

自动测量可以使用 [Meas] 测量键和菜单添加这些相关的自动测量。


• 平均值

• AC - RMS

• 比例


• 周期

• 频率

• + 宽度

• - 宽度

• + 占空比

• - 占空比



• 上升时间

• 下降时间



输出测量

• " 输出波纹 " （第 51 页）

• " 开启 /关闭 " （第 52 页）

• " 瞬变响应 " （第 55 页）

• " 效率 " （第 58 页）

输出波纹

输出波纹可测量电源输出的波纹噪声。

信号设置 1 选定了 " 电源应用 " 主菜单中的输出波纹分析后，按下信号软键。


a 将电压探头（无源或差分）连接到电源的 DC 输出端。

b 将电压探头连接到示波器输入通道。

3 按下电压软键，确保选择正确的模拟通道。

4 确保在示波器中设置电压探头的正确的探头衰减因数。

5 按下持续时间软键，然后旋转 Entry 旋钮以选择测量的时间比例。

6 按下自动设置软键自动设置电压通道的垂直定标和定位以及时间定标。

图 10 输出电压波纹测试的典型配置






输出电压波形与下列自动电源测量一起显示：

• " 输出波纹 " （第 80 页）

开启 / 关闭

开启分析可确定开启的电源达到其稳定状态输出 90% 所耗用的时间。

关闭分析可确定关闭的电源降至其大输出电压 10% 所耗用的时间。

信号设置 1 选定了 " 电源应用 " 主菜单中的开启 / 关闭分析后，按下信号软键。


Back



a 将输入电压探头的 D+ 连接到 AC 输入端的火线。

b 将输入电压探头的 D- 连接到 AC 输入端的零线。

c 在输入电压探头上，选择适当的衰减率。

d 将输出电压探头（无源或差分）连接到电源的 DC 输出端。

e 将电压探头连接到示波器输入通道。

3 按下输入电压和输出电压软键，确保选择正确的模拟通道。

4 确保在示波器中为电压探头设置正确的探头衰减因数。


设置 1 在 " 电源应用 " 主菜单中，按下测试软键，然后旋转 Entry 旋钮以选择是执行开启分析还是关闭分析：

• 开启 — 可确定开启的电源达到其稳定状态输出的某个百分比所耗用的时间。开启时间为介于 T2 和 T1 之间的时间，其中：

• T1 = 输入电压首次升至其大幅度的某个百分比（通常为 10%）的时刻。

图 11 开启 / 关闭分析测试的典型配置

Back



• T2 = 输出 DC 电压升至其大幅度的某个百分比（通常为 90%）的时刻。

• 关闭 — 可确定关闭的电源降至其大输出电压的某个百分比所耗用的时间。关闭时间为介于 T2 和 T1 之间的时间，其中：

• T1 = 输入电压后降至其大幅度的某个百分比（通常为 10%）的时刻。

• T2 = 输出 DC 电压后降至其大幅度的某个百分比（通常为 10%）的时刻。

2 按下设置软键。

3 在 " 电源应用开启 / 关闭菜单 " 中，按下类型软键可选择要从输入转换为输出的电源类型。

所作的选择将会影响测量效率的方式。

4 按下类型软键；然后旋转 Entry 旋钮选择要从输入转换为输出的电源类型。所作的选择将会影响测量的方式。

5 按下最大输入电压软键，然后旋转 Entry 旋钮以指定大输入电压。

输入大（峰 - 峰）源电压幅度。可使用源电压在 " 开启时间 " 测试中触发示波器。

该值用于调整探测示波器输入电压的通道的垂直定标。

6 按下稳定输出电压软键，然后旋转 Entry 旋钮以指定预期的电源稳定状态输出 DC 电压。

该值用于调整探测示波器输出电压的通道的垂直定标。


8 按下输入阈值软键，然后旋转 Entry 旋钮以指定用来标识 T1 的大幅度百分比。

在 " 开启 " 分析中，上升输入电压阈值通常为 10%。

在 " 关闭 " 分析中，下降输入电压阈值通常为 10%。

9 按下输出阈值软键，然后旋转 Entry 旋钮以指定用来标识 T2 的大幅度百分比。

在 " 开启 " 分析中，上升输出电压阈值通常为 90%。



在 " 关闭 " 分析中，下降输出电压阈值通常为 10%。

10按下 Back/Up （返回 / 向上）键可返回到 " 电源应用 " 主菜单。


按照屏幕说明操作。分析完成后，将显示结果。

将显示输入和输出电压波形。还显示下列自动电源测量：

• " 开启时间 " （第 86 页）

• " 关闭时间 " （第 87 页）

瞬变响应

瞬变响应分析可确定电源的输出电压对输出负载变化的响应速度。该时间从输出电压首次退出稳定带开始，到后一次进入稳定带为止。

信号设置 1 选定了 " 电源应用 " 主菜单中的瞬变响应分析后，按下信号软键。


Back



a 将电压探头（无源或差分）连接到电源的 DC 输出端。

b 将电压探头连接到示波器输入通道。

c 将电流探头连接到电源的输出负载。

负载电流的变化将用于触发示波器，以捕获瞬变信号。

d 将电流探头连接到示波器输入通道。




6 按下过冲软键，然后旋转 Entry 旋钮以指定输出电压的过冲百分比。

该值可用于确定瞬变响应的稳定带值以及调整示波器的垂直定标。

7 按下稳定输出电压软键，然后旋转 Entry 旋钮以指定预期的电源稳定状态输出 DC 电压。

该值与过冲百分比结合使用，以指定瞬变响应的稳定带以及调整示波器的垂直定标。



2 在 " 电源应用瞬变菜单 " 中，进行适当的设置。

图 12 功率输出瞬变响应的典型配置

Back



3 完成更改设置后，可按下 " 返回 / 向上 " 键返回到 " 电源应用 " 主菜单。


按照屏幕说明操作。分析完成后，将显示结果。

表 7 瞬变响应分析设置

设置说明备注

低电流输入低电流值。这是负载更改之前或之后的预期低电流值。

低电流值和高电流值用于计算触发电平和调整示波器的垂直定标。

负载更改后，电流值由低变高（或由高变低），示波器触发并执行瞬变响应稳定时间测量。

高电流输入高电流值。这是负载更改之前或之后的预期高电流值。

Back



将显示电压和电流波形。有标记测量的数据的开始和结束时间戳。还显示下列自动电源测量：

• " 瞬变 " （第 85 页）

效率

效率分析通过测量输出功率和输入功率，可测试电源的整体效率。此分析需要 4 通道示波器，因为要测量输入电压、输入电流、输出电压和输出电流。

信号设置 1 选定了 " 电源应用 " 主菜单中的效率分析后，按下信号软键。




a 将输入电压探头的 D+ 连接到 AC 输入端的火线。

b 将输入电压探头的 D- 连接到 AC 输入端的零线。

c 在输入电压探头上，选择适当的衰减率。

d 将输入电流探头连接到 AC 输入端的火线，箭头方向指向电流流动方向。

e 将输出电压探头的 D+ 连接到负载的输入路径。

f 将输出电压探头的 D- 连接到负载的返回路径。

g 在输出电压探头上，选择适当的衰减率。

h 将输出电流探头连接到负载的输入路径，箭头方向指向电流流动方向。

i 将电压和电流探头连接到示波器输入通道。

3 按下输入 V、输入 I、输出 V 和输出 I 软键，确保选择正确的模拟通道。


5 按下持续时间软键，然后旋转 Entry 旋钮以指定要捕获信号的时间。这将设置示波器的时间定标。



设置 1 按类型软键选择要从输入转换为输出的电源类型。

所作的选择将会影响测量效率的方式。

图 13 效率分析测试的典型配置

Back





将显示输入电压、输入电流、输出电压和输出电流波形，以及输入功率波形（输入电压和电流的波形数学乘积）。还显示下列自动电源测量和统计数据：

• " 输入功率 " （第 81 页）

• " 输出功率 " （第 82 页）

• " 效率 " （第 83 页）

自动测量可以使用 [Meas] （测量）键和菜单添加这些相关自动测量。

自动电源应用测量：

• " 有效功率 " （第 75 页）

• " 视在功率 " （第 76 页）

• " 无功功率 " （第 77 页）

• " 功率因数 " （第 74 页）



• " 相位角 " （第 79 页）


• AC - RMS

• DC - RMS

• 大值

• 小值

• 峰 - 峰值


• 频率

• 相位



频率响应测量

• " 电源抑制比 (PSRR)" （第 62 页）

• " 控制回路响应（波德图）" （第 66 页）

电源抑制比 (PSRR)

电源抑制比 (PSRR) 测试用于确定稳压器抑制不同频率范围波纹噪声的情况。

该分析从示波器的波形发生器提供扫描其频率的信号。该信号用于将波纹引入传送到稳压器的 DC 电压。

将测量输入对输出的 AC RMS 比例，并绘出该比例与频率范围的关系图。

可使用多种方法测量 PSRR。因为示波器的本底噪声比网络分析仪高，灵敏度比网络分析仪低，所以测量的 PSRR 很难超过 -60 dB。使用示波器进行的 PSRR 测试对于被测电源的整体 PSRR 行为的抽检而言通常是可接受的。

信号设置 1 如连接示意图中所示，将探头连接到被测设备以及示波器。

a 将一个电压探头（无源或差分）连接到低压差 (LDO) 稳压器的输入端（和接地端）。

b 将第二个电压探头（无源或差分）连接到低压差 (LDO) 稳压器的输出端（和接地端）。

c 将波形发生器输出连接到已调制的电源。

图 14 电源抑制比分析的典型配置



举个例子，Accel Instruments 的 TS200 选件 1A 就是调制电源。还可以使用注入变压器将示波器的 WaveGen 信号注入连接到低压差 (LDO) 稳压器的电源输出端。在这种情况下，注入变压器和电源组合将代替调制的电源（如 TS200）。


设置 1 选择了 " 电源应用 " 主菜单中的电源抑制比 (PSRR) 分析后，按下打开对话框... 软键。

2 在 " 电源抑制比 (PSRR)" 对话框中，进行适当的设置：

http://www.accelinstruments.com/Products/TS200/TS200-Description.html



分析结果要执行分析，请在 " 电源抑制比 (PSRR)" 对话框中按下应用。在执行分析时，测量值会绘制在频率图上。在完成分析时，绘图仍显示在该对话框上。您还可以选择对话框左侧的绘图选项卡（绘图图标）来显示该绘图。

绘图中显示测量的 PSRR 与频率的关系。共有两个标记，这两个标记可以使用触摸屏或所连接的 USB 鼠标进行定位。

右上角有一个用于启用或禁用增益绘图、调整绘图的定标 / 偏移或者进行自动定标的控件。绘图的右侧有两个滑块，用于调整 PSRR 绘图的定标（上面的滑块）和偏移（下面的滑块）。

设置说明

频率模式可以扫描整个频率范围，也可以在单个频率下执行分析。

单个模式对于在单个频率下评估幅度非常有用。在单个频率下运行测试之后，可以手动调整（增大）波形发生器的幅度，直到您在示波器的显示屏上观察到波形失真。随后可以在扫描模式下将该幅度用于所有频率，或者可以评估其他频率下的幅度以确定优化的幅度轮廓图（使用幅度轮廓图选项）。

频率（启动、停止）

设置启动和停止扫描频率值。测量值以对数刻度显示，因此除了最大频率 20 MHz 之外，您还可以从十倍频程值中选择启动频率和停止频率。

每十倍频程的点数选择每十倍频程的频率测试点数（在对数刻度中）。

源（输入、输出）确保选择正确的模拟通道。

WaveGen （幅度、阻抗）

设置波形发生器幅度值和预期的输出负载阻抗。

Gen Out 信号的额定输出阻抗为 50 ohms。但是，输出负载选择允许波形发生器显示预期输出负载的正确幅度和偏移电平。如果实际负载阻抗与选定的值不同，则显示的幅度和偏移电平将不正确。

幅度轮廓图选中此复选框将能够为每个频率范围指定最初的波形发生器阶升幅度。

有了幅度分析，可以在被测设备 (DUT) 对失真敏感的频率下使用较低的幅度，在 DUT 对失真不太敏感的频率下使用较高的幅度。

在测试期间通常会观测到失真。如果输入测试正弦波开始倾向一端、被削波或者有点像三角形（非正弦），则说明可能由于 DUT 超速而出现失真。通常，通过优化测试幅度来实现最佳动态范围测量是多次运行频率响应测量的迭代过程。



还有图表控件软键，可使用输入旋钮或键盘对话框进行图表调整。您可以使用这些软键来调整增益定标和偏移、频率定标（起始频率和结束频率）或标记 1 和标记 2 位置。

要以表格形式查看分析结果，可选择对话框左侧的表选项卡（表图标）。

该表格显示：数据点数量、频率、波形发生器输出幅度和测量的 PSRR。可以使用触摸屏或所连接的 USB 鼠标滚动数据。单击一行将在单个频率下运行测试（这对于在单个频率下评估幅度非常有用）。

右上角有一个用于启用或禁用 PSRR 表数据的菜单控件。



保存（或通过电子邮件发送）

分析结果

要将分析结果保存到 USB 存储设备上（或通过电子邮件发送它们），请执行以下操作：


2 在 " 保存 / 调用菜单 " 中，按下保存（或通过电子邮件发送）软键。

3 在 " 保存菜单 " （或 " 通过电子邮件发送菜单 "）中，按下格式软键，然后旋转输入旋钮以选择电源抑制比 (PSRR) 数据 (*.csv)。

4 按下第二个位置中的软键并使用输入旋钮导航到保存位置（或配置电子邮件）。有关导航存储位置（和配置电子邮件）的信息，请参见示波器用户指南。

5 后，按下按下以保存（或按下以发送电子邮件）软键。

系统将显示一条消息，指示保存（或发送电子邮件）是否成功。

控制回路响应（波德图）

控制回路响应（波德图）分析可在频率扫描范围内执行增益 / 相位绘图。此分析用于确定控制回路的余量。



只有在输入波形和输出波形超过 1 格峰到峰值 (>1 mVpp) 时，才可以执行相位测量和绘图。

信号设置 1 如连接示意图中所示，将探头连接到被测设备以及示波器。

a 将一个电压探头（无源或差分）连接到注入电阻器的输入端（和接地端）。

b 将另一个电压探头（无源或差分）连接到注入电阻器的输出端（和接地端）。

c 将波形发生器的输出端连接到与低电阻注入电阻器并联的注入变压器。

在反馈路径中，注入电阻器应放在高压侧反馈电阻器上方的低阻抗输出节点处。


设置 1 在 " 电源应用 " 主菜单中，按下打开对话框 ... 软键。

2 在 " 控制回路响应（波德图）" 对话框中，进行适当的设置：

图 15 控制回路响应分析的典型配置



设置说明

频率模式可以扫描整个频率范围，也可以在单个频率下执行分析。

单个模式对于评估单个频率下的幅度非常有用，例如，接近预期的 0 dB 交叉频率。在单个频率下运行测试之后，可以手动调整（增大）波形发生器的幅度，直到您在示波器的显示屏上观察到波形失真。随后可以在扫描模式下将该幅度用于所有频率，或者可以评估其他频率下的幅度以确定优化的幅度轮廓图（使用幅度轮廓图选项）。

频率（启动、停止）

设置启动和停止扫描频率值。测量值以对数刻度显示，因此除了最大频率 20 MHz 之外，您还可以从十倍频程值中选择启动频率和停止频率。

每十倍频程的点数选择每十倍频程的频率测试点数（在对数刻度中）。

源（输入、输出）确保选择正确的模拟通道。



分析结果要执行分析，请在 " 控制回路响应（波德图）" 对话框中按下应用。在执行分析时，测量值会绘制在频率图上。在完成分析时，绘图仍显示在该对话框上。您还可以选择对话框左侧的绘图选项卡（绘图图标）来显示该绘图。

绘图中显示增益和相位测量值与频率的关系。请注意，在 0 dB/0° 下有个相位参考点（它不同于课本上对使用相位参考点 0 dB/-180° 的波德图的某些说明）。共有两对标记，这些标记可以使用触摸屏或所连接的 USB 鼠标进行定位。该对话框的底部还显示相位余量 (PM) 和增益余量 (GM) 测量值。

右上角有一个用于启用或禁用增益或相位绘图、调整绘图的定标 / 偏移或者进行自动定标的控件。绘图的右侧有两个滑块，用于调整增益绘图的定标（上面的滑块）和偏移（下面的滑块）。绘图的左侧有两个滑块，用于调整相位绘图的定标（上面的滑块）和偏移（下面的滑块）。

还有图表控件软键，可使用输入旋钮或键盘对话框进行图表调整。您可以使用这些软键来调整增益定标和偏移、相位定标和偏移、频率定标（起始频率和结束频率）或标记 1 和标记 2 位置。

WaveGen （幅度、阻抗）

设置波形发生器幅度值和预期的输出负载阻抗。

Gen Out 信号的额定输出阻抗为 50 ohms。但是，输出负载选择允许波形发生器显示预期输出负载的正确幅度和偏移电平。如果实际负载阻抗与选定的值不同，则显示的幅度和偏移电平将不正确。

幅度轮廓图选中此复选框将能够为每个频率范围指定最初的波形发生器阶升幅度。

有了幅度分析，可以在被测设备 (DUT) 对失真敏感的频率下使用较低的幅度，在 DUT 对失真不太敏感的频率下使用较高的幅度。通常，电源反馈网络在 0 dB 交叉频率左右最敏感。

在测试期间通常会观测到失真。如果输入测试正弦波开始倾向一端、被削波或者有点像三角形（非正弦），则说明可能由于 DUT 超速而出现失真。通常，通过优化测试幅度来实现最佳动态范围测量是多次运行频率响应测量的迭代过程。

设置说明



要以表格形式查看分析结果，可选择对话框左侧的表选项卡（表图标）。

该表格显示：数据点数量、频率、波形发生器输出幅度、测量的增益和测量的相位。可以使用触摸屏或所连接的 USB 鼠标滚动数据。单击一行将在单个频率下运行测试（这对于在单个频率下评估幅度非常有用）。

右上角有一个用于启用或禁用增益或相位表数据的菜单控件。



保存（或通过电子邮件发送）

分析结果

要将分析结果保存到 USB 存储设备上（或通过电子邮件发送它们），请执行以下操作：


2 在 " 保存 / 调用菜单 " 中，按下保存（或通过电子邮件发送）软键。

3 在 " 保存菜单 " （或 " 通过电子邮件发送菜单 "）中，按下格式软键，然后旋转输入旋钮以选择控制回路响应（波德图）数据 (*.csv)。

4 按下第二个位置中的软键并使用输入旋钮导航到保存位置（或配置电子邮件）。有关导航存储位置（和配置电子邮件）的信息，请参见示波器用户指南。

5 后，按下按下以保存（或按下以发送电子邮件）软键。

系统将显示一条消息，指示保存（或发送电子邮件）是否成功。

73



功率因数 / 74

有效功率 / 75

视在功率 / 76

无功功率 / 77

波峰因数 / 78

相位角 / 79

输出波纹 / 80

输入功率 / 81

输出功率 / 82

效率 / 83

峰值电流 / 84

瞬变 / 85

开启时间 / 86

关闭时间 / 87

Rds(on) / 88

Vce(sat) / 89

功率损耗 / 90

功率损耗 / 周期 / 91

能量损耗 / 92



功率因数

AC 线实际功率与视在功率的比。

有效功率 / 视在功率

可使用两个源输入、电压波形和电流波形进行功率因数测量，它还需要电压和电流波形的数学乘积波形。

自动电源测量 4


有效功率

在 AC 波形的完整周期上平均计算得到的部分功率通量，它在一个方向上产生能量的净传递。

可在表示功率的一个源输入上进行有效功率测量。它通常是电压和电流波形的数学乘积波形。



视在功率

由于存储的能量所产生的部分 AC 线功率通量，它在每个周期中都返回到源。

IRMS * VRMS

可使用两个源输入、电压波形和电流波形进行视在功率测量。



无功功率

视在功率和有效功率之间由于电抗而产生的差异。使用功率三角形（直角三角

形，其中视在功率2 = 有效功率2 + 无功功率2）：

以 VAR （伏特 - 安培 - 无功）测量

可使用两个源输入、电压波形和电流波形进行无功功率测量，它还需要电压和电流波形的数学乘积波形。



波峰因数

波峰因数是负载所需的瞬时峰值 AC 线电流 / 电压和 RMS 电流 / 电压之间的比率。

选择 V 波峰因数的电压源：Vpeak / VRMS

选择 I 波峰因数的电流源：Ipeak / IRMS



相位角

在功率三角形（直角三角形，其中视在功率2 = 有效功率2 + 无功功率2）中，相位角是视在功率和有效功率之间的角，表示无功功率的量。相位角越小，无功功率就越小。

可使用两个源输入、电压波形和电流波形进行相位角测量，它还需要电压和电流波形的数学乘积波形。



输出波纹

VMax - VMin

可在表示输出电压波形的一个源输入上进行输出波纹测量。



输入功率

输入电压 * 输入电流

可使用两个源输入、输入电压波形和输入电流波形进行输入功率测量，它还需要电压和电流波形的数学乘积波形。

输入功率测量要求在 " 电源应用信号菜单 " 中指定探测输入电压、输入电流、输出电压和输出电流的通道，并通过按下同一菜单中的自动设置软键来执行自动信号设置。



输出功率

输出电压 * 输出电流

可使用两个源输入、输出电压波形和输出电流波形进行输出功率测量，它还需要电压和电流波形的数学乘积波形。

输出功率测量要求在 " 电源应用信号菜单 " 中指定探测输入电压、输入电流、输出电压和输出电流的通道，并通过按下同一菜单中的自动设置软键来执行自动信号设置。



效率

输出功率 / 输入功率。

可在表示输入功率的一个源输入上进行效率测量。它通常是输入电压和输入电流波形的数学乘积波形。此测量还要求在效率功率分析的信号设置中指定输出电压波形和输出电流波形。

效率测量要求在 " 电源应用信号菜单 " 中指定探测输入电压、输入电流、输出电压和输出电流的通道，并通过按下同一菜单中的自动设置软键来执行自动信号设置。



峰值电流

峰值电流可以是正值，也可以是负值，因此结果是测量得到的大值或小值中较大的那一个。

可在表示电流波形的一个源输入端上进行峰值电流测量。



瞬变

瞬变响应时间 = t2 – t1，其中：

• t1 = 电压波形第一次退出稳定带的时间。

• t2 = 电压波形后一次进入稳定带的时间。

• 稳定带 = +/- 过冲占稳定状态输出电压的百分比。

可使用输出电压信号上的 X 光标进行瞬变测量。



开启时间

开启时间 = t2 – t1，其中：

• t1 = AC 输入电压上升至其大幅度（起始时间）的 10% 的时间。

• t2 = DC 输出电压上升至其大幅度（结束时间）的 90% 的时间。

可在两个源输入、输入电压波形和输出电压波形上使用 X 光标进行开启时间测量。



关闭时间

关闭时间 = t2 – t1，其中：

• t1 = AC 输入电压下降至其正峰值（或负峰值，以先发生的为准）（起始时间）的 10% 以下的时间。

• t2 = DC 输出电压下降至其稳定状态值（结束时间）的 10% 的时间。

可在两个源输入、输入电压波形和输出电压波形上使用 X 光标进行开启时间测量。



Rds(on)

Rds(on) 是一项开关设备特征，可由 Rds(on) 与 Vce(sat) 电源分析测量。

Rds(on) 特征也发布在开关设备数据表中。



Vce(sat)

Vce(sat) 是一项开关设备特征，可由 Rds(on) 与 Vce(sat) 电源分析测量。

Vce(sat) 特征也公布在开关设备数据表中。



功率损耗

Pn = Vdsn * Idn，其中 n 是每个采样。

可在表示功率的一个源输入端上进行功率损耗测量。它通常是电压和电流波形的数学乘积波形。



功率损耗 / 周期

Pn = (Vdsn * Idn) * ( 缩放窗口的时间范围 ) * ( 开关信号电压的计数器测量结

果 )，其中 n 是每个采样。

可在表示功率的一个源输入端上进行每个周期的功率损耗测量。它通常是电压和电流波形的数学乘积波形。

此测量功能在缩放模式下运行，并且开关信号的电压上已安装了计数器测量功能。



能量损耗

= (Vdsn * Idn) * 采样大小，其中 n 是每个采样。

可在表示功率的一个源输入端上进行能量损耗测量。它通常是电压和电流波形的数学乘积波形。


索引

Symbols

% 过冲 , 56

Numerics

1,147B 电流探头 , 1310070D 无源探头 , 131141A 差分探头 , 133000T X 系列示波器 , 124000 X 系列示波器 , 126000 X 系列示波器 , 12安全 , 10百分比过冲 , 56版权 , 2保修 , 2被测设备 , 连接到 , 21本底噪声 , 42, 43比率 , 电源调制分析 , 48波峰因数 , 3, 30, 78波纹测量 , 3波形 , 查看 , 25参数 , 测试配置 , 23测试 , 运行 , 24测试结果 , 查看 , 25测试配置 , 23测试选择 , 20查看波形 , 25查看测试结果 , 25差分探头 , 高电压 , 13窗参数（FFT 分析）, 31存储器（示波器）要求 , 11带宽（示波器）要求 , 11导通 , 43导通损耗 , 3, 40低负载电流 , 57电流开关电平 , 43电流探头 , 13电流探头衰减因数参数 , 22电流谐波 , 30电流谐波 D 类设置 , 32电流谐波标准参数 , 32

电流谐波测试结果 , 33电流谐波分析设置 , 31电流谐波分析信号 , 30电流谐波图参数 , 32电压（高）差分探头 , 13电压开关电平 , 42电压探头衰减因数参数 , 21电源测量 , 关于更多信息 , 27电源设备中 Id 的转换速度 , 46电源设备中 Vd 的转换速度 , 46电源抑制比 (PSRR), 62电源抑制比 (PSRR) 设置 , 63电源抑制比 (PSRR) 信号 , 62电源质量 , 28电源质量测试结果 , 29电源质量分析信号 , 28调制 , 46调制分析 , 3调制分析的持续时间 , 47调制分析设置 , 47调制分析信号 , 46访问电源测量应用 , 16峰值电流 , 84负脉冲宽度 , 电源调制分析 , 48负载变化的持续时间 , 56负载瞬变响应测试结果 , 57负占空比 , 电源调制分析 , 48概览 , 3概述 , 3高电压差分探头 , 13高负载电流参数 , 57功率损耗 , 90功率因数 , 3, 29, 74功率质量 , 3关闭时间 , 54, 87关闭时间测试结果 , 55结果（测试）, 查看 , 25开关模式电源框图 , 3开关损耗 , 3, 39开关损耗测试结果 , 43开关损耗分析设置 , 42开关损耗分析信号 , 37, 40

开启 /关闭分析 , 52开启 /关闭分析的持续时间 , 54开启 /关闭分析设置 , 53开启 /关闭分析信号 , 52开启时间 , 53, 86开启时间测试结果 , 55抗时滞（通道）, 执行 , 17抗时滞装置 (U1880A), 14, 17控制回路响应（波德图）, 66控制回路响应（波德图）设置

, 67控制回路响应（波德图）信号

, 67框图 , 开关模式电源 , 3连接到被测设备 , 21每个周期的功率损耗 , 91能量损耗 , 92配置（测试）参数 , 23频率 , 电源调制分析 , 48平均 , 电源调制分析 , 48前提条件 , 9入门 , 15软件（示波器）版本要求 , 12软件版本（示波器）要求 , 12上升时间 , 电源调制分析 , 48声明 , 2示波器存储器要求 , 11示波器带宽要求 , 11示波器软件版本要求 , 12示波器探头要求 , 13示波器要求 , 11视在功率 , 3, 30, 76输出波纹 , 80输出波纹分析的持续时间 , 51输出波纹分析信号 , 51输出电压波纹 , 51输出电压波纹测试结果 , 52输出功率 , 82输出噪声 , 3输入功率 , 81瞬变响应 , 55瞬变响应分析 , 55


索引

瞬变响应分析设置 , 56瞬变响应分析信号 , 55瞬变响应时间 , 85探头（示波器）, 电流 , 13探头（示波器）, 高电压差分

, 13探头（示波器）, 无源 , 13探头（示波器）要求 , 13通道抗时滞 , 执行 , 17突入电流 , 35突入电流测试结果 , 36突入电流分析 , 35突入电流分析信号 , 35稳定状态 DC 输出电压 , 54, 56无功功率 , 30, 77无效偏移 , 43无源探头 , 13下降时间 , 电源调制分析 , 48线路频率参数 , 32相位角 , 30, 79相位余量 (PM), 69效率 , 电源应用自动测量 , 83效率分析的持续时间 , 59效率分析信号 , 58谐波 , 34选择测试 , 20要求 , 电流探头 , 13要求 , 高电压差分探头 , 13要求 , 抗时滞装置 , 14要求 , 示波器 , 11要求 , 示波器存储器 , 11要求 , 示波器带宽 , 11要求 , 示波器软件版本 , 12要求 , 示波器探头 , 13要求 , 无源探头 , 13有效（实际）功率 , 30, 75有效功率 , 3预期突入电流 , 36预先合规性测试 , 3运行测试 , 24增益余量 (GM), 69占空比 , 电源调制分析 , 48整体系统效率 , 83整体效率 , 58整体效率测试结果 , 60正脉冲宽度 , 电源调制分析 , 48周期 , 电源调制分析 , 48周期数 , 29, 31转换速度电源分析 , 44

转换速度分析设置 , 45转换速度分析信号 , 44总谐波失真 , 3最大源电压 , 54

B

Blackman-Harris 窗 , 31

D

dI/dt, 3, 46dI/dt 测试结果 , 46dV/dt, 3, 46dV/dt 测试结果 , 46

F

FFT 波形（图）, 33

G

GM （增益余量）, 69

H

Hamming 窗 , 31Hanning 窗 , 31

I

I 波峰因数 , 78IEC 61000-3-2 标准 , 3, 32

N

N2780A 电流探头 , 13N2781A 电流探头 , 13N2782A 电流探头 , 14N2783A 电流探头 , 14N2790A 高电压差分探头 , 13N2791A 高电压差分探头 , 13N2792A 差分探头 , 13N2793A 差分探头 , 13N2870A 无源探头 , 13N2891A 高电压差分探头 , 13N2893A 电流探头 , 13

P

PM （相位余量）, 69PSRR （电源抑制比）, 3PWM （脉冲宽度调制）, 3

R

Rds （动态 ON 电阻）波形 , 43Rds(on), 88Rds(on) 和 Vce(sat), 37Rds(on) 和 Vce(sat) 分析结果

, 38RMS - AC, 电源调制分析 , 48

T

THD （总谐波失真）, 34

U

U1880A 抗时滞装置 , 14, 17

V

V 波峰因数 , 78Vce(sat), 89Vce(sat) 和 Rds(on), 37Vce(sat) 和 Rds(on) 分析结果

, 38

电源测量应用 - Keysight · 电源测量应用用户指南 3 功率测量应用 — 概览...

Documents

Transcript of 电源测量应用 - Keysight · 电源测量应用用户指南 3 功率测量应用 — 概览...

电源测量应用 - Keysight · 电源测量应用 用户指南 3 功率测量应用 — 概览...

Documents

Transcript of 电源测量应用 - Keysight · 电源测量应用 用户指南 3 功率测量应用 — 概览...

电源测量应用 - Keysight · 电源测量应用用户指南 3 功率测量应用 — 概览...

Transcript of 电源测量应用 - Keysight · 电源测量应用用户指南 3 功率测量应用 — 概览...