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示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器。它能把肉眼看不見的電信號變換成看得見的圖像，便于人們研究各種電現(xiàn)象的變化過程。

對那些習(xí)慣于用示波器進(jìn)行高帶寬測量的人來說，電源測量可能很簡單，因為其頻率相對較低。實際上，電源測量中也有很多高速電路設(shè)計師從來不必面對的挑戰(zhàn)。

整個開關(guān)設(shè)備的電壓可能很高，而且是“浮動的”，也就是說，不接地。信號的脈沖寬度、周期、頻率和占空比都會變化。必須如實捕獲并分析波形，發(fā)現(xiàn)波形的異常。這對示波器的要求是苛刻的。多種探頭——同時需要單端探頭、差分探頭以及電流探頭。儀器必須有較大的存儲器，以提供長時間低頻采集結(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。

準(zhǔn)備進(jìn)行電源測量

準(zhǔn)備進(jìn)行開關(guān)電源的測量時，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的開關(guān)頻率。電源測量最少需要兩個通道，一個用于電壓，一個用于電流。有些設(shè)施同樣重要，它們可以使電源測量更容易、更可靠。下面是一部分要考慮的事項：

儀器能在同一次采集中處理開關(guān)器件的開通和斷開電壓嗎?這些信號的比例可能達(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?

有沒有有效的方法來將探頭的靜態(tài)噪聲降至最低?

儀器能夠配備足夠的記錄長度，以很高的采樣速率捕獲較長的完整工頻波形嗎?

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

測量一次采集中的100伏和100毫伏電壓

要測量開關(guān)器件的開關(guān)損耗和平均功率損耗，示波器首先必須分別確定在斷開和開通時開關(guān)器件上的電壓。

在AC/DC變流器中，開關(guān)器件上的電壓動態(tài)范圍非常大。開通狀態(tài)下開關(guān)器件上通過的電壓取決于開關(guān)器件的類型。在MOSFET管中，開通電壓為導(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)。斷開狀態(tài)的電壓取決于工作輸入電壓和開關(guān)變換器的拓?fù)?。為計算設(shè)備設(shè)計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關(guān)器件上的斷開狀態(tài)電壓(TP1和TP2之間)可能高達(dá)750V。在開通狀態(tài)，相同端子間的電壓可能在幾毫伏到大約1伏之間。顯示了開關(guān)器件的典型信號特性。

為了準(zhǔn)確地進(jìn)行開關(guān)器件電源測量，必須先測量斷開和開通電壓。然而，典型的8位數(shù)字示波器的動態(tài)范圍不足以在同一個采集周期中既準(zhǔn)確采集開通期間的毫伏級信號，又準(zhǔn)確采集斷開期間出現(xiàn)的高電壓。要捕獲該信號，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的信號而不會使示波器過載。使用該設(shè)置的問題在于最大靈敏度(能解析的最小信號幅度)變成了1000/256，即約為4V。

泰克DPOPWR軟件解決了這個問題，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所示的測量菜單中。如果被測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)行計算，而不是使用手動輸入的值。