运用泰克示波器4系列B MSO进行电源测量和分析
当今电源设计人的需要员面临着越来大的压力，实现 90% 、甚至更高的功率转换效率。推动这种发展趋势的 因素、包括延长便携式电子器件中的电池续航时间、物 联网以及对功耗更低的 “更加绿色的” 产品的需求。许 多设计正在使用GaN或SiC开关器件代替硅fet和 Igbt一如既往，产品上市时间压力正不断推动着测试 速度加快(同时还要非常准确)。
4系列B MSO提供了FlexChannel?输入及新型图形用 户界面，设计人员可以一次测试多个测试点，从而加快测 试速度。高级功率测量和分析选项 (4/5/6-PWR) 为关键 功率测量自动完成设置过程，并提供了多种工具，根据电 源设计指标和标准评估测试结果本应用指南将概括介。 绍怎样使用泰克4系列B MSO示波器及4/5/6-PWR功 率分析软件进行重要的电源测量。
本应用指南将概括介绍怎样使用泰克4系列B MSO示 波器及4/5/6-PWR功率分析软件进行重要的电源测量。
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1.48 ns。您只需按正常，抗歪斜按钮就会调节 信号之间的相对定时。
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。
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。
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 压探头有内置直流偏置调节控制，因此去除偏置相对简 单。
类似的，必需先调节电流能探头上的偏置，然后才进 行测量的通过把直流电流清零到0A的中位数值或尽 TekVPI探近0A，可以调节电流探头偏置可能接头， 如TCP0030AAC/DC电流探头，内置了自动消磁/ 自动归零 (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电流探头拥有消磁/ 自动归零 (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直流流量，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。
解决宽带隙测试挑战
直到最近，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带隙器件中。 变得更加严重，比如GaN和SiC晶体管，因为开关频率 IsoVu探头无可比拟的共提高了，必须优化全新设计。 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设计提供了杰出的解决方案。
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和五DS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。
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。 它们通常在交流线路输入上执行，但也可以应用到器件的 交流输出上，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交流线路图画。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
我RMS: 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，用伏安无功表示
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
小结
通过结合使用4/5/6-PWR应用与5系列MSO示波器， 工程师可以迅速进行准确的、可重复的测量、而且设置 时间非常短。最重要的是，他们不需要进行手动计算， 示波器应用完成了计算工作。通过使用截图和报告，工 程师可以简便地提供仪器设置方式、波形和测量结果等 完整的文档。
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