目前的电源设计人员在开发高效率、低成 本电源的过程中面临着越来越多的限制。 过去，设计人员的主要目标是经济高效的 解决方案。而现在，不断上涨的能源成本 使电源效率倍受关注。此外，例如设计紧 凑性、向数字控制技术的过渡、更严格的 电压容限和电力质量管理规定以及 EMI 规 定等方面的限制都迫切要求进行快速、全 面的电源测试。日益增加的设计限制使目前的电源设计人员必须花费更多的时间进 行功率设备的测量和分析。

尽管在最近几年中，许多示波器的分析能 力都有所提高，但是，设计人员手动执行 测量和分析的现象仍屡见不鲜。这些测量 通常都需要大量的时间来进行捕获、分析 和报告。是德科技 DSOX3PWR、DSOX4PWR 和 DSOX6PWR是集成于InfiniiVision 3000、 4000 和 6000 X 系列示波器的功率测量和 分析选件。这个嵌入式应用软件能够轻 松、快速地分析开关和线性电源的可靠性、效率和性能。

1、功率器件分析

电源的开关损耗决定其效率。您可以在一个指定的开关周期内 轻松表征开关设备的瞬时功率损耗和传导功率损耗。为了确定 电源的效率，必须测量动态负载变化过程中的功率损耗。 通过测量开关损耗和传导功率损耗，您可以表征开关电源的瞬 时功耗。定位峰值开关损耗有助于您分析电源的可靠性。di/dt 和 dv/dt 表示电流和电压的切换速率。这有助于您进行深入分 析，进而确保开关模式电源的可靠运行。

2、线路功率分析

电源设计人员需要对线路功率进行表征，确定在不同电源工作 条件下的电力质量、谐波和传导发射。一些隐含的测量包括实 际功率、视在功率、无功功率和波峰因数，以及与 IEC 61000- 3-2(A、B、C、D 类)等标准相关的谐波的图形显示。通过使用 现有的探头和功率测量选件，您可以测量导电线路的谐波。同 时，线路功率分析还包括浪涌电流测量，可显示首次打开电源 时浪涌电流的峰值。

3、电源质量分析

电源质量分析可显示交流输入线路的质量。部分交流电流可在 不提供能量的情况下流入或流出负载。此类电流称为无功电流 或谐波电流，能够产生高于实际功耗的“视在”功率。功率质 量通过以下测量进行衡量：功率因数、视在功率、有效功率、 无功功率、波峰因数、电流的相位角以及交流线路的电压。

4、调制分析

调制分析使设计人员可以快速查看 PWM 信号打开时和关闭时 的信息，因为信息带宽比脉冲开关频率小得多，所以很难观测 这些信息。绘制 PWM 信号在一段较长时间内打开或关闭时的 内嵌变量图形，可以显示反馈环路系统的控制环路响应。此测 量通过以下方式反映采集波形开关变化的数据趋势: – 频率/时间 – 周期/时间 – 占空比/时间 – 正脉冲宽度/时间 – 负脉冲宽度/时间

5、输出分析

输出分析能够表征输出直流电压的波动成分(电线或者开关)。波 纹是叠加在电源直流输出的残余交流成分。线路频率和开关频 率都可能产生波动。此测量将分析输出电压波动并显示峰峰值 和捕获信号的频率响应。

6、开机/关机时间分析

此分析模块将测量施加输入电压后电源输出电压变成稳定状态 所用的时间(打开时间)，以及移除输入电压之后电源输出电压关 闭所用的时间(关闭时间)。

7、瞬时响应分析

电源很可能遇到瞬时情况(例如打开和关闭瞬时)以及输出负载和 线路输入电压的突然变化。这些情况引出了一个关键的电源、 负载瞬时响应技术指标：此分析模块将测量直流输出的负载瞬 时响应，即负载变化时直流输出变成稳定状态所用的时间。

8、效能分析

通过测量输出功率和输入功率的比值，效率分析能够测试电源 的整体效率。鉴于要测量输入电压、输入电流、输出电压和输 出电流，因而该分析模块需要使用一台 4 通道示波器。

9、PSRR(电源抑制比)

通常使用昂贵且配有直流偏置端口的分析仪(例如 Keysight ENA 网络分析仪)表征一定频率范围内的 PSRR。 DSOX3PWR/DSOX4PWR/DSOX6PWR 选件利用 InfiniiVision 内 置 WaveGen BNC 输出生成扫频，从而简化了单机测试流程并 大幅降低了测试成本。 PSRR 定义为在宽频率范围内输入纹波与输出纹波的比值，以 dB 为单位。PSRR 的基本方程式为: 输入纹波 (Vin) PSRR = 20 log输入纹波/输出纹波 (Vout) PSRR 的测量方法有很多种。需要注意的一点是，相比网络分析 仪，示波器具有较高的本底噪声和较低的垂直灵敏度，因此很 难测量高于 -60 dB 的 PSRR。当现场检测被测电源的 PSRR 整 体特性时，可以使用示波器和集成发生器。当测试大负载条件 下的 PSRR 时，推荐使用调制电源为电源输入供电。

10、控制环路响应(波特图)

如图 12 所示，电源实际上是一个具有负反馈控制环路的放大器。因此，尽管您可能把 电源当成直流放大器，但它实际上会放大交流分量，以便对输出条件的改变(例如负载 变化)做出反应。 执行控制环路响应测试要求您把一个频段上的错误信号注入到控制环路的反馈路径 中。在此图中，R1 和 R2 的电阻分压器网络就是反馈路径。要注入错误信号，必须在 反馈环路中插入小电阻器。此原理图所示的 5 Ω 注入电阻器与 R1 和 R2 的串联阻抗相 比微不足道。因此您可以考虑在测试中一直使用这个低值注入电阻器(Rinj)的设计。 此外，测试还需要应用 Picotest J2101A 等注入变压器以隔离交流分布信号，但不会影 响任何直流偏置。 在本例中，测量系统由一台 InfiniiVision X 系列示波器及其内置的 WaveGen 函数/任意 波形发生器构成，能够在反馈网络的顶层以及电源的额定直流输出(Vout)处测量交流 电压。随后，示波器会计算扫描频段内每个频率上的增益(20Log(Vout/Vin))。同时 还测量 Vin 与 Vout 的相位差。

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