使用泰克示波器進行供電測量與分析
電源供應器在許多不同的電子設備中都可以找到,從兒童玩具到計算機和辦公室設備,再到工業設備。它們被用來將電能從一種形式轉換為另一種形式,以正確地操作設備。常見的例子是交流電-直流電轉換器,它將交流電壓轉換為受控的直流電壓,或者直流電-直流電轉換器,將電池電源轉換為所需的電壓級別。
電源供應器有傳統線性電源供應器到針對復雜、動態運作環境所設計的高效率開關模式電源供應器 (SMPS)。裝置的負載可在一剎那間有極大的改變,即使是普通的開關模式電源供應器,也必須能夠承受遠超過平均運作水平的突然尖峰負載。為電源供應器或使用電源供應器的系統進行設計的工程師,需要了解電源供應器在從靜止到最惡劣情況等各種條件下的行為。
示波器的采集模式控制著電信號的采樣、處理和顯示方式。 resulting waveform points 是數字值,被存儲在內存中并顯示以構成波形。大多數示波器都支持不同的采集模式,而選擇的采集模式可能會影響功率測量的準確性。了解采集模式如何工作以及它們對波形和隨后的功率測量會產生什么影響是很重要的。
每臺示波器都提供采樣模式,這是最簡單的采集模式。如圖2所示,在每個波形間隔內(圖中波形間隔為1、2、3、4),示波器通過保存一個采樣點來生成一個波形點。建議使用采樣模式對多次采集的非重復信號,例如紋波和噪聲進行分析。
大多數示波器廠商提供另外一種收購模式,即平均值模式(Average Mode)。在平均值模式下,示波器像采樣模式一樣,在每個波形周期內保存一個采樣點,但與采樣模式不同的是,它把連續幾次收購相對應的波形點求平均值,從而得到最終顯示的波形,如圖3所示。平均值模式可以減少噪聲,而又不損失帶寬,但要求信號是重復的。平均值模式在進行諧波分析或進行測量真功率、無功功率和視在功率等電能質量分析時非常有用。
泰克還提供了高分辨率模式。在該模式下,一個波形周期內采集的多個連續樣本被平均在一起,產生一個單次采集得到的波形點,如圖4所示。 結果是帶寬減小,因而噪聲減小,低速信號的垂直分辨率提高。 高分辨率模式在對供電進行加電操作并采集數據時非常有用,因為這時只需要進行單次采集。 高分辨率模式可提高基于數學計算值(如瞬時功率)的測量的準確性,例如開關損耗。
消除電壓和電流探頭之間的偏移
為了用電壓測量數字示波器測量功率,必須測量待測設備兩端的電壓和通過設備的電流。這項任務需要兩支單獨的探頭:一支電壓探頭(通常是高壓差分探頭)和一支電流探頭。每支電壓探頭和電流探頭都有其自身的信號傳輸延遲,而且這些波形的邊沿很可能會沒有對齊。電流探頭和電壓探頭之間延遲差,即偏移,將導致幅值和時間測量不準確。理解探頭傳輸延遲對最大峰功率和面積測量的影響很重要,因為功率是電壓和電流的乘積。如果電壓和電流信號沒有完美對齊,測量結果就會不正確。
Tektronix MDO4000、MSO/DPO4000B 和 MSO/DPO3000 系列示波器提供“校準”功能,可消除探頭之間的傾斜。選擇“校準”菜單時,將顯示一個信息框,其中描述每個通道的探頭型號、名義傳播延遲、建議校準和實際校準。圖 5 中的電壓和電流波形大約有 8 ns 的傾斜,每個探頭的傳播延遲在信息框中顯示。TDP1000(Tektronix 差分電壓探頭)的名義傳播延遲為 6.5 ns,而 TCP0030(Tektronix 電流探頭)的名義傳播延遲為 14.5 ns。
技術支持