當今電源設計人的需要員面臨著越來大的壓力，實現(xiàn) 90% 、甚至更高的功率轉(zhuǎn)換效率。推動這種發(fā)展趨勢的 因素、包括延長便攜式電子器件中的電池續(xù)航時間、物 聯(lián)網(wǎng)以及對功耗更低的 “更加綠色的” 產(chǎn)品的需求。許 多設計正在使用GaN或SiC開關器件代替硅fet和 Igbt一如既往，產(chǎn)品上市時間壓力正不斷推動著測試 速度加快(同時還要非常準確)。

4系列B MSO提供了FlexChannel?輸入及新型圖形用 戶界面，設計人員可以一次測試多個測試點，從而加快測 試速度。高級功率測量和分析選項 (4/5/6-PWR) 為關鍵 功率測量自動完成設置過程，并提供了多種工具，根據(jù)電 源設計指標和標準評估測試結(jié)果本應用指南將概括介。 紹怎樣使用泰克4系列B MSO示波器及4/5/6-PWR功 率分析軟件進行重要的電源測量。

本應用指南將概括介紹怎樣使用泰克4系列B MSO示 波器及4/5/6-PWR功率分析軟件進行重要的電源測量。

準備電源測量

為進行準確測量，必須正確設置功率測量系統(tǒng)，精確地捕 獲波形，進行分析和調(diào)試。要考慮的重要課題有:

消除電壓探頭和電流探頭之間的時延

消除探頭偏置

對電流探頭消磁

消除電壓探頭和電流探頭之間的時延

在使用示波器進行功率測量時，必需測量經(jīng)過被測器件 的電壓及流經(jīng)被測器件的電流這項任務要求兩只單獨。 的探頭:一只電壓探頭(通常是高壓差分探頭)和一只電 流探頭每只電壓探頭和電流探頭都有自己的傳播延遲。 特性，這些波形中產(chǎn)生的邊沿可能并沒有對準。電流探頭 和電壓探頭之間的延遲差稱為時延，會導致幅度和定時 測量不準確。

由于時延產(chǎn)生了定時延遲、因此它會導致定時差、相位和 功率系數(shù)測量不準確。許多測量系統(tǒng)可以 “自動校準” 儀 器內(nèi)部的延遲，但在系統(tǒng)中增加探頭時，必須補償探頭放 大器和電纜長度的差異。

泰克4系列B MSO可以補償從探頭尖端到測量系統(tǒng)的 延遲，確保進行最準確的定時測量。您可以手動校正探頭 時延，把探頭連接到相同的波形源，然后把延遲加到較 快信號的信號路徑中，這樣就可以在時間上對準信號，而 不必以物理方式在較短的探頭電纜中增加電纜長度。

圖1. 在調(diào)節(jié)前對差分電壓探頭和電流探頭之間的時延進行靜態(tài)補償這些探頭有。 機載內(nèi)存，存儲著標稱傳播延遲。

4系列B MSO還提供了單鍵 “靜態(tài)” 時延校正功能。圖1是兩個TekVPI? 功率探頭之間的時延實例。示波器從探頭中讀取標稱傳播延遲，計算出兩 只探頭之間的延遲差約為1.48 ns。您只需按正常，抗歪斜按鈕就會調(diào)節(jié) 信號之間的相對定時。

圖2. 調(diào)節(jié)后靜態(tài)時延補償注意根據(jù)探頭中。 存儲的傳播延遲，已經(jīng)增加了 -1.48 ns的時延 校正。

圖2顯示了圖1中使用的相同的測試設置在運行靜態(tài)時延校正功能之后的 結(jié)果。如果使用的是非泰克探頭，您需要手動校正電壓和電流波形時延，配 置電流探頭設置。

消除探頭偏置

差分探頭可能有很小的電壓偏置這個偏置可能會影響。 精度，應先消除這個偏置后再繼續(xù)測量。大多數(shù)差分電 壓探頭有內(nèi)置直流偏置調(diào)節(jié)控制，因此去除偏置相對簡 單。

類似的，必需先調(diào)節(jié)電流能探頭上的偏置，然后才進 行測量的通過把直流電流清零到0A的中位數(shù)值或盡 TekVPI探近0A，可以調(diào)節(jié)電流探頭偏置可能接頭， 如TCP0030AAC/DC電流探頭，內(nèi)置了自動消磁/ 自動歸零 (消磁 / 自動清零)程序，只需按探頭補償盒上 的按鈕，就可以完成操作，如圖3所示。

圖3. 泰克TCP0030A AC/DC電流探頭擁有消磁/ 自動歸零 (消磁 / 自動清零 ) 功能。

對電流探頭消磁

消磁功能會消除變壓器磁芯中任何殘留的直流流量，這 可能是由大量的輸入電流引起的這種殘余流量會導致。 偏置誤差，應消除這種誤差，提高測量的準確度。

泰克TekVPI電流探頭提供了一個消磁警告指示燈，會警 告用戶執(zhí)行消磁操作。消磁警告指示燈非常重要，因為電 流探頭會隨著時間推移產(chǎn)生漂移，可能會明顯影響測量。

解決寬帶隙測試挑戰(zhàn)

直到最近，半橋開關電路上管的開關測量幾乎都是不可 能實現(xiàn)的。任何相對于開關節(jié)點的測量，包括高側(cè)VDS 和經(jīng)過電流并聯(lián)裝置的電壓，都會遭受明顯共模電壓信 號沖擊差分信號導致的失真這個問題在寬帶隙器件中。 變得更加嚴重，比如GaN和SiC晶體管，因為開關頻率 IsoVu探頭無可比擬的共提高了，必須優(yōu)化全新設計。 模抑制功能以及高級功率測量和分析自動化功能，為優(yōu) 化最新GaN和SiC設計提供了杰出的解決方案。

圖4. 許多電源拓撲要求在存在大的共模信號時測量小的差分 電壓。例如，半橋開關電路上管的VGS和五DS通常會相對于地 電平上下移動幾百或幾千伏的電壓。IsoVuTM隔離測量系統(tǒng)可以 與4系列B MSO結(jié)合使用，提供超高共模抑制功能。

輸入分析

工頻測量表征設計對輸入變化、設計吸收的電流和功率 以及設計的工頻電流失真的反應某些測量如功耗是關。 鍵指標。其他測量如功率因數(shù)和諧波，可能會有法規(guī)限 制。

功率質(zhì)量測量

在4/5/6-PWR中，功率質(zhì)量測量是一套標準功率測量。 它們通常在交流線路輸入上執(zhí)行，但也可以應用到器件的 交流輸出上，如功率逆電器。這些測量包括:

頻率

RMS電壓和電流

波峰因數(shù) ( 電壓和電流)

有功率、無功功率和視在功率

功率因數(shù)和相位

進行測量

通過使用差分探頭測量系統(tǒng)的工頻電壓，使用電流探頭 測量系統(tǒng)的工頻電流，可以簡便地進行功率質(zhì)量測量。也 可以使用相同的設置，來測量電流諧波。

圖5. 功率質(zhì)量測量繪制了豐富的交流線路圖畫。上方波形是工頻電壓，電流是紅色波形，瞬時功率是橙色波形。結(jié)果標簽 ( 右上方) 顯示了工頻特點摘要，上方區(qū)域的結(jié)果表可以激活，提供更詳細的數(shù)據(jù)和統(tǒng)計信息。

測量結(jié)果

頻率:電壓波形的頻率，單位為Hz

VRMS: 顯示的電壓波形的均方根值

我RMS: 顯示的電流波形的均方根值

電壓波峰因數(shù):電壓的峰值幅度除以電壓的RMS值

電流波峰因數(shù):電流的峰值幅度除以電流的RMS值

有功率:測量的系統(tǒng)的實數(shù)功率，單位為瓦特 (W)

無功功率:臨時存儲在電感或電容單元中的虛數(shù)功率，用伏安無功表示

視在功率:測量的復合功率的絕對值，單位為伏安 (VA)

功率因數(shù):有功率與視在功率之比

相位:有功率與視在功率之間的角度，單位為度

小結(jié)

通過結(jié)合使用4/5/6-PWR應用與5系列MSO示波器， 工程師可以迅速進行準確的、可重復的測量、而且設置 時間非常短。最重要的是，他們不需要進行手動計算， 示波器應用完成了計算工作。通過使用截圖和報告，工 程師可以簡便地提供儀器設置方式、波形和測量結(jié)果等 完整的文檔。