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示波器是一種用途十分廣泛的電子測(cè)量?jī)x器。它能把肉眼看不見(jiàn)的電信號(hào)變換成看得見(jiàn)的圖像，便于人們研究各種電現(xiàn)象的變化過(guò)程。

對(duì)那些習(xí)慣于用示波器進(jìn)行高帶寬測(cè)量的人來(lái)說(shuō)，電源測(cè)量可能很簡(jiǎn)單，因?yàn)槠漕l率相對(duì)較低。實(shí)際上，電源測(cè)量中也有很多高速電路設(shè)計(jì)師從來(lái)不必面對(duì)的挑戰(zhàn)。

整個(gè)開(kāi)關(guān)設(shè)備的電壓可能很高，而且是“浮動(dòng)的”，也就是說(shuō)，不接地。信號(hào)的脈沖寬度、周期、頻率和占空比都會(huì)變化。必須如實(shí)捕獲并分析波形，發(fā)現(xiàn)波形的異常。這對(duì)示波器的要求是苛刻的。多種探頭——同時(shí)需要單端探頭、差分探頭以及電流探頭。儀器必須有較大的存儲(chǔ)器，以提供長(zhǎng)時(shí)間低頻采集結(jié)果的記錄空間。并且可能要求在一次采集中捕獲幅度相差很大的不同信號(hào)。

準(zhǔn)備進(jìn)行電源測(cè)量

準(zhǔn)備進(jìn)行開(kāi)關(guān)電源的測(cè)量時(shí)，一定要選擇合適的工具，并且設(shè)置這些工具，使它們能夠準(zhǔn)確、可重復(fù)地工作。當(dāng)然示波器必須具備基本的帶寬和采樣速率，以適應(yīng)SMPS的開(kāi)關(guān)頻率。電源測(cè)量最少需要兩個(gè)通道，一個(gè)用于電壓，一個(gè)用于電流。有些設(shè)施同樣重要，它們可以使電源測(cè)量更容易、更可靠。下面是一部分要考慮的事項(xiàng)：

儀器能在同一次采集中處理開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)通和斷開(kāi)電壓?jiǎn)?這些信號(hào)的比例可能達(dá)到100,000:1。

有可靠、準(zhǔn)確的電壓探頭和電流探頭嗎?有可以校正它們的不同延遲的有效方法嗎?

有沒(méi)有有效的方法來(lái)將探頭的靜態(tài)噪聲降至最低?

儀器能夠配備足夠的記錄長(zhǎng)度，以很高的采樣速率捕獲較長(zhǎng)的完整工頻波形嗎?

這些特征是進(jìn)行有意義且有效的電源設(shè)計(jì)測(cè)量的基礎(chǔ)。

測(cè)量一次采集中的100伏和100毫伏電壓

要測(cè)量開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)關(guān)損耗和平均功率損耗，示波器首先必須分別確定在斷開(kāi)和開(kāi)通時(shí)開(kāi)關(guān)器件上的電壓。

在AC/DC變流器中，開(kāi)關(guān)器件上的電壓動(dòng)態(tài)范圍非常大。開(kāi)通狀態(tài)下開(kāi)關(guān)器件上通過(guò)的電壓取決于開(kāi)關(guān)器件的類型。在MOSFET管中，開(kāi)通電壓為導(dǎo)通電阻和電流的乘積。在雙極結(jié)型晶體管(BJT)和IGBT器件中，該電壓主要取決于飽和導(dǎo)通壓(VCEsat)。斷開(kāi)狀態(tài)的電壓取決于工作輸入電壓和開(kāi)關(guān)變換器的拓?fù)?。為?jì)算設(shè)備設(shè)計(jì)的典型直流電源使用80Vrms到264Vrms之間的通用市電電壓。

在最高輸入電壓下開(kāi)關(guān)器件上的斷開(kāi)狀態(tài)電壓(TP1和TP2之間)可能高達(dá)750V。在開(kāi)通狀態(tài)，相同端子間的電壓可能在幾毫伏到大約1伏之間。顯示了開(kāi)關(guān)器件的典型信號(hào)特性。

為了準(zhǔn)確地進(jìn)行開(kāi)關(guān)器件電源測(cè)量，必須先測(cè)量斷開(kāi)和開(kāi)通電壓。然而，典型的8位數(shù)字示波器的動(dòng)態(tài)范圍不足以在同一個(gè)采集周期中既準(zhǔn)確采集開(kāi)通期間的毫伏級(jí)信號(hào)，又準(zhǔn)確采集斷開(kāi)期間出現(xiàn)的高電壓。要捕獲該信號(hào)，示波器的垂直范圍應(yīng)設(shè)為每分度100伏。在此設(shè)置下，示波器可以接受高達(dá)1000V的電壓，這樣就可以采集700V的信號(hào)而不會(huì)使示波器過(guò)載。使用該設(shè)置的問(wèn)題在于最大靈敏度(能解析的最小信號(hào)幅度)變成了1000/256，即約為4V。

泰克DPOPWR軟件解決了這個(gè)問(wèn)題，用戶可以把設(shè)備技術(shù)數(shù)據(jù)中的RDSON或VCEsat值輸入圖4所示的測(cè)量菜單中。如果被測(cè)電壓位于示波器的靈敏度范圍內(nèi)，DPOPWR也可以使用采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，而不是使用手動(dòng)輸入的值。