當非線性器件使流入電路的電流失真時，就會發(fā)生電流諧波。線性電路只在基礎工頻吸收電流，但非線性電路 在基礎頻率的倍數(shù)上吸收電流，每個諧波有不同的幅度 和相位。

在電流與諧波流經(jīng)配電系統(tǒng)的阻抗時，會產(chǎn)生電壓失真。熱量會在線纜和變壓器中積聚，在連接到電網(wǎng)的開關電 源數(shù)量提高時，電網(wǎng)上的諧波失真也會提高。

因此，業(yè)內已經(jīng)設計了多項標準，限制非線性負載對功 MIL STD-1399之類的標準，來限制諧業(yè)內已經(jīng)開發(fā)了IEC61000-3-2和率質量的影響。

IEC61000-3-2標準限制的是注入市電電源系統(tǒng)的電流 諧波。它適用于每一相輸入電流最高16A、連接到公共 低壓配電系統(tǒng) (230伏交流或415伏交流三相 ) 的所有電氣 和電子設備。該標準進一步分成級 ( 平衡三相設備 )、 B級 ( 便攜式工具 )、C級 ( 照明設備和調光裝置 ) 和D 級 ( 擁有獨特的電流波形要求的設備 )。

MIL-STD-1399對設備(負載)提出了技術規(guī)范和測試 要求，以保持兼容艦載交流功率系統(tǒng)，從計算機和通信設 備直到空調。

圖1. 設置基本電流諧波分析只要求幾個簡單的設置這個實例。 顯示了針對行業(yè)標準進行預一致性檢查的設置

4/5/6-PWR分析應用可以簡便地測量電流諧波。它可以。 以表格方式和圖形方式顯示測量結果設計人員還可以。 在認證之前，迅速比較器件性能與滿足的標準，因為認 證通常會耗費大量時間，而且成本非常高。在示波器中 提供測量功能，不僅可以加快調試速度，還可以幫助避 免最后再為了滿足法規(guī)要求而改變設計。

圖2. 使用4/5/6-PWR獲得的諧波結果。右下方可以看到非正弦電流波形及諧波。諧波條形圖用分貝顯示了諧波內容。奇數(shù)諧波最明顯， 但完全落在IEC 61000-3-2極限范圍內。

進行測量

使用差分電壓探頭測量工頻電壓，使用電流探頭測量工頻電流。

如果您想比較設計中的諧波與IEC 61000-3-2標準中的極限，那么必須 確定工頻，必需選擇等級類型。在C級和D級標準中，還需要把輸入功率， 功率因數(shù)和基礎電流輸入到系統(tǒng)中分析軟件包將加載預先確定的極限。 表、對比測得諧波與極限、然后將顯示預一致性測試結果、如圖8所示。

圖3. 可以以圖形方式顯示最多400個諧波。表中顯示了IEC 61000-3-2預一致性測試結果。根據(jù)設置，分析軟件包將加載預先確定 的極限表，對比每個測得的諧波與極限。

測量結果

結果標簽顯示了選擇的諧波標準、基礎諧波和三階諧波幅度、thd-f、thd-r、RMS值和通過 / 未通過狀態(tài)。

可以選擇各個諧波、測量值在結果標簽、柱狀圖和結果表之間鏈接起來。

諧波表包括:

選擇的諧波標準

諧波數(shù)和頻率

幅度 (RMS):諧波測得的RMS幅度值，單位為dBμA或A

幅度 (%):相對于基礎頻率的諧波測得幅度

相位:相對于頻率基準的諧波相位，單位為度

極限:指定標準規(guī)定的諧波極限

狀態(tài):預一致性測試通過 / 失敗狀態(tài)

裕量:實測值與極限之差

電流諧波可以用分貝微安 (db μ A) 或安培 (A) 為單位顯示

圖4. 對通道7上的電流執(zhí)行自動浪涌電流測量和電容測量

浪涌電流和輸入電容

通常，浪涌電流會在首次通電時出現(xiàn)。電源轉換器在其 輸入電容充電時會汲取相對較高的電流。初始浪涌之后， 除非發(fā)生其他系統(tǒng)變化，否則電流將維持在穩(wěn)定狀態(tài)。 浪涌電流測量可提供有關電源設計的重要信息，包括保 護器件的尺寸。在極端情況下，浪涌電流會導致交流線 路電壓驟降。

此功率分析軟件支持自動浪涌測量功率分析軟件會識。 別浪涌區(qū)域并在顯示器上標注，最后計算該區(qū)域內的浪 涌電流。

由于示波器會對電壓和電流波形進行數(shù)字化處理，因此 軟件還可通過積分電流找到電荷，然后使用等式c = q/ v測量系統(tǒng)的輸入電容。除了分析電源啟動的特性之外， 動態(tài)電容測量還有助于分析切換裝置中的柵極充電行 為。與其他電容測量技術相比，我們使用即時電流和電 壓波形測量工作條件下的總電容。

浪涌電流和輸入電容直接相關，且兩者均可提供重要的 詳細信息，讓工程師充分了解電源轉換器的啟動特性。

圖5. 電源接通時會發(fā)生浪涌電流波形在達到穩(wěn)定狀態(tài)之前呈現(xiàn)出逐漸減小的峰值。

圖6.使用4/5/6-PWR進行開關損耗測量。把瞬時功率的電流和電壓相乘，可以得到上方軌跡(橙色)。損耗測量在瞬時功率波 形上執(zhí)行。每個損耗區(qū)域都用帶顏色的標記標出，標記與測量標簽對應。底部波形是開關上的電壓和流經(jīng)開關的電流。

開關分析

電源開關階段的測量確認轉換器是否正確運行，量化損 耗來源，確認器件在正常范圍內工作。

開關損耗測量

在各種物理電容器和寄生電容器充電時，會發(fā)生開通損 耗，電感器會產(chǎn)生磁場，會發(fā)生相關的瞬態(tài)電阻損耗。 同樣，在開關電源關斷時，即使市電已經(jīng)拔下，仍會有能 量放電并與各種元件交互，因此也會發(fā)生損耗。

進行測量

為了進行開關損耗測量，示波器必須測量經(jīng)過開關上的 電壓和流經(jīng)器件的電流。開關損耗結果如圖11所示。

測量結果

噸: 每個周期開通功率和能量損耗值的均值

Toff:每個周期關斷功率和能量損耗值

總計: 每個周期總平均功率損耗和平均能量值

左右箭頭按鈕可以遍歷開關周期，放大查看問題區(qū)域

還可以在結果表中查看測量數(shù)據(jù)這個表格會顯示所。 有開關周期的累積測量結果，迅速進行復核。

圖7.Rds(on)測量Ch1(黃色)波形是FET VDS電壓，Ch2(青色)波形是FET電流。波形會在相位上呈現(xiàn)反相的狀態(tài)，以正確指 示導通區(qū)域中的電流更大。“數(shù)學” 功能將會繪制RDSon值，且結果標簽會顯示根據(jù)數(shù)學波形計算的最小RDSon值。在圖示這種。 情況下為1.13mOhms。

Rds(on)

T當開關器件處于導通狀態(tài)并正在傳導電流時，此測量可 分析漏極至源極電阻特性動態(tài)導通電阻是指器件導 通您可以使用的時兩端的電壓與流經(jīng)裝置的電流之比。 游RDS(on)，標選通功能準的量這是導開關確地 器件損耗的重要原因。

圖8.晶體管的安全工作區(qū) (SOA) 圖。

安全工作區(qū)

開關晶體管的安全工作區(qū)(SOA)決定著電壓一定時可 以安全流經(jīng)晶體管的電流。SOA通常在BJT、MOSFET 或IGBT開關晶體管的產(chǎn)品技術資料中作出規(guī)定它表。 示為五CE(對場效應管為伏DS) 相對于冰(或身份證) 關系圖，描 述了晶體管在不劣化或不損壞的情況下可以工作的范 圍。

功率分析軟件可以把器件產(chǎn)品技術資料中的SOA上傳 到4系列B MSO中，然后您可以在實際器件上，測量電 壓和電流。示波器記錄v-i圖，可以指明任何參數(shù)是否 超出SOA。

進行測量

在電源中運行晶體管時，確定晶體管的SOA的主要挑 戰(zhàn)之一、是在各種負載場景、溫度變動和工頻輸入電壓 變化下準確地捕獲電壓和電流數(shù)據(jù)。4/5/6-PWR自動實 現(xiàn)數(shù)據(jù)捕獲和分析，簡化了這一任務。測量要求探測開 關晶體管上的電壓和流經(jīng)的電流。

下一步是設置SOA模板，如圖15所示，SOA模板編輯器允許輸入晶 體管的SOA極限，極限在晶體管產(chǎn)品技術資料中確定，或由您自己的 標準確定。

圖9.使用4/5/6-PWR進行SOA測試。如果數(shù)據(jù)點落在模板區(qū)域內，那么它們是黃色的，表示 “通過”;如果落在模板區(qū)域外面，那 么它們是紅色的，表示 “未通過”。在本例中，V-I曲線落在SOA外面，表明開關器件受到的壓力過大。

測量結果

在設置完成后，會顯示SOA測試結果，如圖14所示。電壓和電流波 形在XY模式下在一條記錄中繪制。示圖顯示了一個采集周期的所有 數(shù)據(jù)。

圖10.SOA模板編輯器窗口。模板由一套(電 壓，電流)坐標確定，坐標來自開關器件產(chǎn)品技 術資料，也可以由用戶自己確定。

結果標簽顯示了器件落在SOA模板外面的次數(shù)，給出了測試通過 / 未 通過結果。