在實(shí)際的應(yīng)用中,工程師們經(jīng)常遇到需要進(jìn)行功率測量的場景,除卻專門的功率分析儀可以完成測量之外,日常使用的示波器也能為其所用。
理論來說,功率等于電壓乘以電流,而示波器是電壓響應(yīng)儀器,如何來進(jìn)行功率分析呢?示波器配備電流探頭后,通過電流探頭把電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號,即可達(dá)到測量電流的目的,因此示波器可以測量功率。
首先讓我們明確示波器功率分析能做到哪些功能:
1.分析整體諧波失真、有效功率、視在功率、功率因素、波峰因素
2.根據(jù)IEC61000-3-2標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行電流諧波測試
3.測量開關(guān)設(shè)備的開關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗。
4.分析電流和電壓的轉(zhuǎn)換速率dl/dt和dV/dt
5.自動設(shè)置示波器紋波測量
6.對脈沖寬度調(diào)制進(jìn)行分析
從傳統(tǒng)的模擬型電源到高效的開關(guān)電源,電源的種類和大小千差萬別。它們都要面對復(fù)雜、動態(tài)的工作環(huán)境。設(shè)備負(fù)載和需求可能在瞬間發(fā)生很大變化。即使是“日用的"開關(guān)電源,也要能夠承受遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其平均工作電平的瞬間峰值。設(shè)計(jì)電源或系統(tǒng)中要使用電源的工程師需要了解在靜態(tài)條件以及最差條件下電源的工作情況。
過去,要描述電源的行為特征,就意味著要使用數(shù)字萬用表測量靜態(tài)電流和電壓,并用計(jì)算器或PC進(jìn)行艱苦的計(jì)算。今天,大多數(shù)工程師轉(zhuǎn)而將示波器作為他們的電源測量平臺。現(xiàn)代示波器可以配備集成的電源測量和分析軟件,簡化了設(shè)置,并使得動態(tài)測量更為容易。用戶可以定制關(guān)鍵參數(shù)、自動計(jì)算,并能在數(shù)秒鐘內(nèi)看到結(jié)果,而不只是原始數(shù)據(jù)。
電源設(shè)計(jì)問題及其測量需求
理想情況下,每部電源都應(yīng)該像為它設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型那樣地工作。但在現(xiàn)實(shí)世界中,元器件是有缺陷的,負(fù)載會變化,供電電源可能失真,環(huán)境變化會改變性能。而且,不斷變化的性能和成本要求也使電源設(shè)計(jì)更加復(fù)雜??紤]這些問題:
電源在額定功率之外能維持多少瓦的功率?能持續(xù)多長時(shí)間?電源散發(fā)多少熱量?過熱時(shí)會怎樣?它需要多少冷卻氣流?負(fù)載電流大幅增加時(shí)會怎樣?設(shè)備能保持額定輸出電壓嗎?電源如何應(yīng)對輸出端的短路?電源的輸入電壓變化時(shí)會怎樣?
設(shè)計(jì)人員需要研制占用空間更少、降低熱量、縮減制造成本、滿足更嚴(yán)格的EMI/EMC標(biāo)準(zhǔn)的電源。只有一套嚴(yán)格的測量體系才能讓工程師達(dá)到這些目標(biāo)。