【ZDS示波器高级分析功能】电源分析（上）

▌测试内容

ZDS3000/4000系列示波器电源分析插件即使用示波器来对开关电源进行相关测试，可以提高电源 开发人员的工作效率，方便对电源模块进行测试。电源分析插件涉及效率分析、开关元件分析、磁性元件分析、输入分析、输出分析、调制分析六个部分，今天我们主要对前三项进行介绍。

◆ 效率分析

效率分析主要计算输入端和输出端的功率，以此来估算电源模块的转换效率。

◆ 开关元件分析

开关电源(SMPS)技术依托电源半导体开关设备，如金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)和绝缘门双极晶体管(IGBT)。开关设备在极大程度上决定着开关电源的整体性能。开关设备的关键测量项目包括开关损耗、SOA安全工作区等。

◆ 磁性分析

磁性元件分析具体分为磁性分析与电感测试，可对磁损耗、电感值、有功功率值等进行测试。

▌测试步骤

1、测前准备

为了保证测试的准确性，我们必须保证使用正确的测试系统，才能准确的捕获波形进行分析和调试，所以测试前需进行如下准备：

（1）设置示波器的采集模式。需根据测试项从四种采集模式中选择合适的一种；

（2）电流探头进行消磁调零，以便去掉变压器核心中残余的DC通量，防止数据产生偏差；

（3）电压探头和电流探头的偏移校正。需搭配偏移校正夹具。过调整示波器的通道偏移时间参数，从而校正电压探头 和电流钳的传输延迟时间差，如下图所示。

2、接线

注：开关元件分析包括开关损耗、SOA、动态开点电阻、dv/dt和di/dt。

3、参数设置

确认接线无误后即可点击“参数配置”进行测量参数的设定。我们以SOA为例进行演示，在参数配置菜单中，可对坐标系参数、电压电流限定参数等进行设定，测试项意义如图所示。

▌测试常见问题

1、进行电源分析测试时如何设置示波器的采集模式呢？

示波器提供了四种采集模式：标准模式、峰值模式、平均模式、高分辨率模式。示波器的采集模式就是信号的采集、处理和显示过程。不同的采集模式会产生不同的效果，选择的采集模式可能会影响电源测量的精度。不同采集模式的使用条件和使用测量项举例如下图所示。 

2、开关损耗测试前需要了解什么呢？

需要了解开关管的状态。由于开关管是非理想型器件，其工作过程可划分为四种状态，如下图所示。一般来说，主要的能量损耗体现在“导通过程”和“关闭过程”，小部分能量体现在“导通状态”，而“关闭状态”的损耗很小几乎为0，可以忽略不计。

3、为什么开关损耗导通计算公式推荐使用Rds(on)？

导通状态下，开关管通常会流过很大的电流，但开关管的导通电阻很小，通常是毫欧级别，所以导通状态下损耗能量相对来说是比较少的，但亦不能忽略。由于导通时的微小电压，无法准确测量，使用电压乘电流的积分的方法计算的能量损耗误差会很大。相反，导通时电流很大，可以准确测量，因此可以使用电流与导通电阻来计算损耗。导通计算具体公式解释和举例如下图。

4、SOA安全工作区的4条边界代表着什么？

上边界为最大单次脉冲电流；

右边界为最高耐压值；

右上边界为热阻相关损耗限制；

左上为导通电阻制约电流。

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