利用数字示波器测试开关电源的方法
用示波器测试电源环路稳定性的方法
用示波器测试电源环路稳定性的方法首先开关电源的环路补偿基础知识内容涉及广，需要的数理知识比较庞杂。
1、反馈控制系统开关电源是一种典型的反馈控制系统，其有响应速度和稳定性两个重要的指标。
响应速度就是当负载变化或者输入电压变化时，电源能迅速做出调整的速度。
因为开关电源的负载多数情况下都是数字IC，其电流会随着逻辑功能的变化而变化，比如FPGA在进行配置时，电流会增大一倍以上。
而开关电源的输入电压也会有一定程度的波动。
为了保证电源稳定输出，不产生跌落或者过冲，就要求电源必须迅速做出调整，使得最终输出的电压没有变化。
而电源的响应速度就决定了电源的调整速度。
由于电源加入了反馈系统，就可能发生震荡。
如果电源系统的参数没有设置好，就会产生震荡，结果就是电压上会被叠加一个固定频率的波动。
导致电源不稳定。
开关电源如下图所示：从开关电源的框图中可以看出，该系统是通过一个反馈电路，将最终输出的变化反馈给比例电路，经过比例电路的等比例衰减，输入到误差放大器中。
而后误差放大器通过比较该信号和内部参考信号的差异，来驱动后级脉宽调制器等一系列的输出环节，最终与干扰信号相互抵消，从而保证电源的稳定。
2、波特图幅度曲线的频率响应是电压增益改变与频率改变的关系,这种关系可以用波特图上一条以分贝(dB)来表示的电压增益比频率(Hz)曲线来描述.波特幅度图被绘成一种半对数曲线:x轴为采用对数刻度的频率(Hz),y轴则为采用线性刻度的电压增益(dB),波特图的另一半则是相位曲线(相移比频率),并被描述成以”度”来表示的相移比频率关系.波特相位曲线亦被绘成一种半对数曲线:x轴为采用对数刻度的频率(Hz),y轴为采用线性刻度的相移(度)。
很多同学容易把波特图看不明白，是因为用一个坐标系，把增益和相位画到一张图上，导致的认知错乱。
如下图，注意左边纵坐标是增益，单位是dB；右边的纵坐标是相位，单位是°。
横坐标是频率，是两个变量曲线共用的。
手把手教你用示波器进行电源功率分析
手把手教你用示波器进行电源功率分析在实际的应用中，工程师们经常遇到需要进行功率测量的场景，除却专门的功率分析仪可以完成测量之外，日常使用的示波器也能为其所用。
理论来说，功率等于电压乘以电流，而示波器是电压响应仪器，如何来进行功率分析呢？示波器配备电流探头后，通过电流探头把电流信号转换成电压信号，即可达到测量电流的目的，因此示波器可以测量功率。
鼎阳科技SDS2000X系列示波器具备功能完善的电源分析软件。
我们可以借助SDS2000X系列示波器方便、高效地分析开关电源效率及可靠性。
那幺具体如何操作呢？下面就手把手教大家如何用示波器测量功率。
首先让我们明确示波器功率分析能做到哪些功能: 1. 分析整体谐波失真、有效功率、视在功率、功率因素、波峰因素 2. 根据IEC61000-3-2标准进行电流谐波测试 3. 测量开关设备的开关损耗和导通损耗。
4. 分析电流和电压的转换速率dl/dt和dV/dt 5. 自动设置示波器纹波测量 6. 对脉冲宽度调制进行分析 测试内容 我们通过测试功率和分析谐波来展示SDS2000X的电源分析功能。
功率测试：通过对电源输入功率的计算可以了解到电源输入端电压与电流的情况，反映输入端的电源能量消耗情况。
谐波测试：由于电源谐波的产生会增大电源系统的谐波损耗，降低电源利用率，使电源负载等设备过载运行，缩短使用寿命，也有可能发生谐振现象，导致各个器件因电流过大或电压过大而损坏，所以谐波参数测试和分析至关重要。
测试工具 1、SDS2000X (已开通功率分析选件) 2、开关电源模块，可输出24V直接电压 3、高压差分探头DPB4080，最高可测电压1600Vpp 4、一个电流探头CP4050，最高可测电流70A 5、一个20W、50欧负载 测试前准备通道时滞校准 要进行准确的功率损耗测量，必须使用DF2001A时滞校准装置执行电流和电压通道时滞校准。
通道时滞校准可校正电流和电压探头之间的时间延迟。
使用DPO示波器测量开关电源中的功耗
使用DPO示波器测量开关电源中的功耗电源需求的变化推动了开关电源系统的体系结构变化，能够测量和分析下一代开关式电源 (SMPS)的功耗至关重要。
支持高得多的数据速度及千兆赫级处理器的新型电源，需要更大的电流和更低的电压，在效率、功率密度、可靠性和成本方面给电源设计人员带来了新的压力。
为满足这些需求，设计人员正在采用新的结构，其中包括同步整流器、有源功率系数校正和更高的开关频率。
这些技术也带来了新的挑战，如开关设备上的高功耗、温度上升和EMI/EMC过高等影响。
了解这些影响的一个关键参数是在开关过程中发生的功率损耗。
在从“off”状态转换到“on”状态的过程中，电源会发生更高的功率损耗。
而开关设备处于“on”或“off”状态时的功率损耗较低，因为流过设备的电流或加在设备上的电压相当小。
与开关设备有关的电感器和变压器会平滑负荷电流隔离输出电压。
这些电感器和变压器还受到开关频率的影响，会产生一定功耗，偶尔会由于饱和而发生故障。
由于开关电源中消耗的功率决定着电源的整体效率及热量效应，因此测量开关设备及电感器和变压器上的功率损耗具有非常重要的意义，特别是在指明功率效率和温度上升方面。
因此，工程师需要测量和分析设备能够在变化的负荷条件下迅速精确地测量和分析瞬时功率损耗。
需要精确测量和分析不同设备瞬时功率损耗的设计人员面临的挑战如下：● 如何组建测试设备，精确测量功率损耗● 校正电压探头和电流探头中的传输延迟引起的误差● 计算非周期性的开关周期中的功率损耗● 在负荷动态变化时分析功率损耗● 计算电感器或变压器的核心损耗幸运的是，市场上已经出现了完善的功率分析软件，这种软件在最新一代数字荧光示波器上运行，与示波器用户界面拥有共同的“感观”，提供了直观的导航能力和简便易用性。
开关电源纹波测试方法
开关电源纹波测试方法
开关电源的纹波测试方法如下：
1. 准备测试设备：需要一台示波器和一个负载电阻。
2. 连接测试设备：将示波器的探头连接到开关电源的输出端，将负载电阻连接到开关电源的输出端和地线之间。
3. 调整示波器：选择合适的示波器探头放大倍数和时间基准，确保能够观察到电源输出的纹波。
4. 设置电源负载：根据开关电源的额定输出电流和电压，选择一个适当的负载电阻值。
确保负载电阻不会超过开关电源的额定功率。
5. 测量纹波：打开开关电源，观察示波器上的波形。
通常，纹波的峰-峰值（Peak-to-Peak）或峰值（Peak）被用来描述纹波的大小。
6. 记录结果：将纹波的数值记录下来，并与开关电源的规格进行比较，以确定其纹波是否在规定范围内。
7. 分析结果：如果纹波超过规定范围，可能需要考虑采取一些措施来降低纹波，例如添加滤波电路或改变开关频率等。
需要注意的是，开关电源的纹波测试方法可能会因具体的产品和测试要求而有所不同，因此在进行测试时应根据具体情况进行调整。
数字示波器在测试开关电源的方法
数字示波器测试开关电源的方法是什么(2014-04-25 09:58:59)转载▼数字示波器是示波器众多类型中的一种，使用方便、可靠性好、耐用性强、使用寿命长等多种的优点，被广泛的应用于多个行业当中。
数字示波器的功能是很多的，还可以测试开关电源。
那么数字示波器测试开关电源的方法是什么呢?下面小编就来为大家具体介绍一下吧。
从传统的模拟型电源到高效的开关电源，电源的种类和大小千差万别。
它们都要面对复杂、动态的工作环境。
设备负载和需求可能在瞬间发生很大变化。
即使是“日用的”开关电源，也要能够承受远远超过其平均工作电平的瞬间峰值。
设计电源或系统中要使用电源的工程师需要了解在静态条件以及最差条件下电源的工作情况。
过去，要描述电源的行为特征，就意味着要使用数字万用表测量静态电流和电压，并用计算器或PC进行艰苦的计算。
今天，大多数工程师转而将示波器作为他们的首选电源测量平台。
现代示波器可以配备集成的电源测量和分析软件，简化了设置，并使得动态测量更为容易。
用户可以定制关键参数、自动计算，并能在数秒钟内看到结果，而不只是原始数据。
电源设计问题及其测量需求理想情况下，每部电源都应该像为它设计的数学模型那样地工作。
但在现实世界中，元器件是有缺陷的，负载会变化，供电电源可能失真，环境变化会改变性能。
而且，不断变化的性能和成本要求也使电源设计更加复杂。
考虑这些问题：电源在额定功率之外能维持多少瓦的功率?能持续多长时间?电源散发多少热量?过热时会怎样?它需要多少冷却气流?负载电流大幅增加时会怎样?设备能保持额定输出电压吗?电源如何应对输出端的完全短路?电源的输入电压变化时会怎样?设计人员需要研制占用空间更少、降低热量、缩减制造成本、满足更严格的EMI/EMC标准的电源。
只有一套严格的测量体系才能让工程师达到这些目标。
示波器和电源测量对那些习惯于用示波器进行高带宽测量的人来说，电源测量可能很简单，因为其频率相对较低。
实际上，电源测量中也有很多高速电路设计师从来不必面对的挑战。
利用示波器有效辅助开关电源设计Q-A
利用示波器有效辅助开关电源设计Q/A中心议题：使用示波器示波器来测量开关电源开关电源的参数优化开关电源的设计Q1：开关电源输出电压的纹波纹波是一个重要的指标，如何正确使用示波器来测量这个指标？A1：纹波的定义是附着于直流电平之上的包含周期性与随机性成分的杂波信号，英文称为PARD (Periodic And Random Deviation）。
它的定义是杂波的峰峰值。
测量纹波要注意的事项：示波器探头地线会带来很大纹波，应该拔掉地线直接使用探头内地线进行测量。
当然，最好的测量方法是使用50欧姆终端电阻，用BNC电缆直接联结到示波器，这里应该注意该50欧姆电阻要考虑功耗，可能要大功率电阻。
相关的标准要求，比如是否要分出周期性工频纹波和开关纹波，高频噪声等。
再比如，测量频率是否要限制在20MHz以下。
Q2：开关电源总会有电磁辐射，同时也有可能受到其他电器设备的干扰。
怎样做才能达到开关电源即不受其他电器的干扰，又有效地防止其向外辐射呢？A2：开关电源因工作在高电压大电流的开关状态下，其引起的电磁兼容性问题是相当复杂的。
从整机的电磁兼容性讲，主要有共阻抗耦合、线间耦合、电场耦合、磁场耦合和电磁波耦合几种。
电磁兼容产生的三个要素为：干扰源、传播途径及受干扰体。
共阻抗耦合主要是干扰源与受干扰体在电气上存在共同阻抗，通过该阻抗使干扰信号进入受干扰对象。
线间耦合主要是产生干扰电压及干扰电流的导线或PCB线，因并行布线而产生的相互耦合。
电场耦合主要是由于电位差的存在，产生的感应电场对受干扰体产生的耦合。
磁场耦合主要是大电流的脉冲电源线附近产生的低频磁场对干扰对象产生的耦合。
而电磁波耦合，主要是由于脉动的电压或电流产生的高频电磁波，通过空间向外辐射，对相应的受干扰体产生的耦合。
实际上，每一种耦合方式是不能严格区分的，只是侧重点不同而已。
从电磁兼容性的三要素讲，要解决开关电源的电磁兼容性，可从三个方面入手。
1）减小干扰源产生的干扰信号；2）切断干扰信号的传播途径；3）增强受干扰体的抗干扰能力。
使用示波器进行电路实验的关键步骤
使用示波器进行电路实验的关键步骤示波器是一种用来观测电子信号的仪器，广泛应用于电子工程领域。
它可以显示电压随时间变化的图像，帮助工程师、技术人员进行信号分析、故障诊断等工作。
为了确保正确、高效地使用示波器进行电路实验，下面将介绍使用示波器的关键步骤。
步骤一：准备工作在进行实验之前，我们需要做一些准备工作。
首先，确保示波器的正常工作状态，检查示波器的电源是否正常连接，以及示波器的各项功能是否完好。
其次，确保实验电路的安全性，检查电路中是否存在问题，如短路、开路等。
步骤二：连接电路将要测量的电路与示波器连接起来。
首先，将示波器的探头连接到电路中要测量的信号点上，确保连接牢固、稳定。
如果电路中存在多个信号点，可以分别连接多个探头进行测量。
需要注意的是，示波器探头的地线应连接到电路的地点。
步骤三：示波器参数设置在进行实验之前，我们需要根据实验需求设置示波器的参数。
首先，选择合适的时间基准，即设置示波器的时间刻度。
时间刻度决定了示波器屏幕上显示的电压波形的时间长度，根据信号频率的不同选择合适的时间刻度，确保波形能够完整显示在屏幕上。
其次，设置示波器的垂直刻度，即设置示波器的电压范围。
根据实验电路的信号幅值范围，选择合适的电压范围，确保测量的电压波形能够在垂直方向上完整显示。
步骤四：观察波形在示波器参数设置完成后，我们可以开始观察电路信号的波形了。
打开示波器的电源开关，开始测量。
示波器屏幕上将显示出电路信号的波形，我们可以通过观察波形的形状、频率、幅值等参数来分析电路的工作情况。
如果需要记录波形或进行进一步的分析，可以使用示波器上的储存功能，将波形保存下来或进行其他操作。
步骤五：数据分析通过观察波形，我们可以初步判断电路的工作情况。
但为了更准确地分析电路，我们可能需要进行一些数据分析。
示波器通常提供了一些测量功能，如测量频率、峰值、峰峰值等参数。
我们可以利用这些功能对信号进行进一步分析，获取更详细的数据。
步骤六：结果记录在完成数据分析后，我们可以将结果记录下来。
示波器测试开关电源纹波的方法
示波器测试开关电源纹波的方法以20M示波器带宽为限制标准，电压设为PK-PK（也有测有效值的），去除示波器控头上的夹子与地线（因为这个本身的夹子与地线会形成环路，像一个天线接收杂讯，引入一些不必要的杂讯），使用接地环（不使用接地环也可以，不过要考虑其产生的误差），在探头上并联一个10UF电解电容与一个0.1UF瓷片电容，用示波器的探针直接开展测试；如果示波器探头不是直接接触输出点，应该用双绞线，或者50Ω同轴电缆方式测量。
开关电源输出纹波主要来源于五个方面：输入低频纹波；高频纹波；寄生参数引起的共模纹波噪声；功率器件开关过程中产生的超高频谐振噪声；闭环调节控制引起的纹波噪声。
纹波是叠加在直流信号上的交流干扰信号，是电源测试中的一个很重要的标准。
尤其是作特殊用途的电源，如激光器电源，纹波则是其致命要害之一。
所以，电源纹波的测试就显得极为重要。
电源纹波的测量方法大致分为两种：一种是电压信号测量法；另一钟是电流信号测量法。
一般对于恒压源或纹波性能要求不大的恒流源，都可以用电压信号测量法。
而对于纹波性能要求高的恒流源则最好用电流信号测量法。
电压信号测量纹波是指，用示波器测量叠加在直流电压信号上的交流纹波电压信号。
对于恒压源，测试可以直接用电压探头测量输出到负载上的电压信号。
对于恒流源的测试，则一般是通过使用电压探头，测量采样电阻两端的电压波形。
整个测试过程中，示波器的设置是能否采样到真实信号的关键。
所用的仪器是：配有电压测量探头的TDS1012B示波器。
测量之前需要开展如下设置。
1.通道设置：耦合：即通道耦合方式的选择。
纹波是叠加在直流信号上的交流信号，所以，我们要测试纹波信号就可以去掉直流信号，直接测量所叠加的交流信号就好。
宽带限制：关探头：首先选用电压探头的方式。
然后选择探头的衰减比例。
必须与实际所用探头的衰减比例保持一致，这样从示波器所读取数才是真实的数据。
比方，所用电压探头放在×10档，则此时，这里的探头的选项也必须设置为×10档。
用示波器进行开关电源测量和分析
用示波器进行开关电源测量和分析
1 开关电源原理简介 1）、开关电源是一种高频开关式的能量变换电子电路，常作为设备的电源供应器，常见变换分类有：AC-DC、DC-
DC、DC-AC 等。
2）、开关电源原理框（1）市电进入电源后，首先经过是最前级的EMI
滤波电路部份，EMI 滤波的主要作用是滤除外界电网的高频脉冲对电源的干扰，同时还有减少开关电源本身对外界的电磁干扰。
实际上它是利电感和电容的特性，使频率为50Hz 左右的交流电可以顺利通过滤波器，而高于50Hz 以上的高频干扰杂波将被滤波器滤除。
（2）经过EMI 滤波，所得到较为平整的正弦波交流电被送入前级整流电路进行整流，整流工作都由全桥式整流二极管来担任。
经过全桥式整流二
级管整流后，电压全部变成正相电压。
不过此时得到的电压仍然存在较大的起伏，这就必须使用高压滤波电容进行初步稳压，将波形修正为起伏较小的波形。
（3）把直流电转化为高频率的脉动直流电，这一步由控制电路来完成。
输出部分通过一定的电路反馈给控制电路，控制电路用来调整高频开关元件的
开关时间比例，以达到稳定输出电压的目的。
控制电路目前已集成化，制成了
各种开关电源用集成电路。
（4）把得到的脉动直流电，送到高频开关变压器进行降压。
再由二极
管和滤波电容组成的低压滤波电路进行整流和滤波就得到了设备上使用的纯静
的低压直流电。
3）、开关电源特点：
（1）开关电源是一种非线性电源，体积和重量轻。
用数字荧光示波器对开关电源功率损耗进行精确分析
用数字荧光示波器对开关电源功率损耗进行精确分析
随着电子产品对开关电源需求不断增长，下一代开关电源的功率损耗测量分析也越来越重要。
本文介绍如何将数字荧光示波器和功率测量软件结合起来，迅速测定开关电源的功率损耗，并轻松地完成各项所需的测量和分析任务。
高速GHz级处理器需要新型开关电源(SMPS)提供高电流和低电压，这给电
源设计人员在效率、功率密度、可靠性和成本等方面增加了新的压力。
为了在设计中考虑这些需求，设计人员纷纷采用同步整流技术、有源功率滤波校正和提高开关频率等新型体系结构，但这些技术也随之带来了一些新的难题，如开关上较高的功率损耗、热耗散和过度的EMI/EMC等。
从“关”(导通)至“开”(关断)状态转换期间，电源会出现较高的功率损耗；而处于“开”或“关”状态之中开关功率损耗则较少，因为通过电源的电流或电源上的
电压很小。
电感器和变压器可隔离输出电压并平滑负载电流，但电感器和变压器也易受开关频率的影响，从而导致功率耗散和偶尔由于饱和而造成故障。
功率损耗分析
由于开关电源内部消耗的功率决定了电源热效应的总体效率，所以测定开关装置和电感器/变压器的功率损耗是一项极为重要的测量工作，它可测定功率效率和热耗散。
设计人员在精确测量和分析各种设备的瞬时功率损耗时，会面临下面一些困难：
需要测试装置对功率损耗进行精确测量如何校正电压和电流探头传导延迟所造成的误差如何计算非周期性开关变化的功率损耗如何分析负载动态变化期间的功率损耗如何计算电感器或变压器的磁芯损耗测试装置。
基于现代示波器全面测量分析开关电源
调制分析 动态导通电阻. 转换速率
开关元件
控制回路
电源路径
• • • •
安全工作区S.O.A. 开启/关断特性 开关损耗 电源效率
基于现代示波器全面测量分析开关电源
开关电源测试点、测试项目剖析
关断特性 纹波电压
浪涌电流
线电压 线电流 线电流谐波 有功功率 视在功率 功率因素
纹波电流 VDS X IDS = Power
基于现代示波器全面测量分析 开关电源
罗德与施瓦茨(中国)科技有限公司 ScopeArt先生 Tel: 400-065-0339 Email: oscilloscope.china@ WeChat: scope-of-the-art Blog: /scope-of-the-art
基于现代示波器全面测量分析开关电源
示波器带宽对测量误差的影响
l 方波由多个谐波分量组成 l 谐波分量越多，上升沿越陡峭（上升时间越短，信号的带宽 越宽）
示波器带宽
Measured risetime(tr)2 = (tr signal)2+(tr scope)2 +(tr probe)2
注：待测信号的类型、上升时间也决定了示波器 带宽的选择！
ı 为实现上述功能，MOSFET在电压峰值时
应导通时间最短，电压过零时导通时间最 长
有源功率因数校正
ı 设计人员需要测试和分析功率因数校正电
路的调制规律，需要长存储
门级驱动电路的脉宽调制信号
基于现代示波器全面测量分析开关电源
RTE1024—为开关电源测量量身定做
ı ı ı ı
带宽：200MHz （有500MHz,1GHz型号） 采样率：5GS/s 存储深度：40Mpts 波形捕获率：100万次/秒
用示波器测量电源纹波方法技巧
用示波器测量电源纹波方法技巧嘿，朋友们！今天咱来唠唠用示波器测量电源纹波的那些事儿。
你说这电源纹波啊，就像是电路里的小捣蛋鬼，要是不把它给搞清楚，那可会惹出不少麻烦呢！那怎么抓住这个小捣蛋鬼呢？就得靠我们的示波器啦！
首先啊，你得把示波器准备好，就像战士要准备好自己的武器一样。
然后把探头接到要测量的地方，这就好比给示波器装上了一双敏锐的眼睛。
在测量的时候可别马虎呀！要像老鹰盯着猎物一样紧紧盯着示波器的屏幕。
你想想，要是你稍微一走神，那不就可能错过关键的信息啦？这可不是闹着玩的哟！
还有啊，你得注意示波器的设置。
就跟咱调电视的频道一样，得调到合适的位置才能看得清楚呀。
比如说，带宽设置得不合适，那可就看不清纹波的真面目啦！
再说说探头吧，这可是很关键的哟！探头就像是我们的手，要去准确地抓住纹波的信号。
要是探头没选好或者没接好，那不就跟用手去抓蝴蝶却抓了个空一样嘛！
测量的时候环境也很重要呢！别在一个乱糟糟的地方测量，那多影响心情和结果呀！就好像你在一个嘈杂的市场里听音乐，能听清楚吗？
你说这电源纹波藏得那么深，我们怎么才能准确地找到它呢？这就得靠我们的耐心和细心啦！就像警察抓小偷一样，得一点一点地排查线索。
有时候啊，可能第一次测出来的结果不太满意，那可别灰心丧气呀！多测几次，就像投篮一样，多投几次总会进的嘛！
咱再想想，要是没有示波器，那我们怎么知道电源纹波是大是小呢？那不就像闭着眼睛走路一样，心里没底呀！所以说，示波器可真是我们的好帮手呢！
总之啊，用示波器测量电源纹波可不是一件简单的事儿，但也不是难到没法完成的事儿。
只要我们认真对待，就一定能把这个小捣蛋鬼给抓住！让我们的电路运行得稳稳当当的！。
用示波器进行开关电源测量和分析
用示波器进行开关电源测量和分析 1 开关电源原理简介 1）、开关电源是一种高频开关式的能量变换电子电路，常作为设备的电源供应器，常见变换分类有：AC-DC、DC-DC、DC-AC 等。
2）、开关电源原理框（1）市电进入电源后，首先经过是最前级的EMI滤波电路部份，EMI 滤波的主要作用是滤除外界电网的高频脉冲对电源的干扰，同时还有减少开关电源本身对外界的电磁干扰。
实际上它是利电感和电容的特性，使频率为50Hz 左右的交流电可以顺利通过滤波器，而高于50Hz 以上的高频干扰杂波将被滤波器滤除。
（2）经过EMI 滤波，所得到较为平整的正弦波交流电被送入前级整流电路进行整流，整流工作都由全桥式整流二极管来担任。
经过全桥式整流二级管整流后，电压全部变成正相电压。
不过此时得到的电压仍然存在较大的起伏，这就必须使用高压滤波电容进行初步稳压，将波形修正为起伏较小的波形。
（3）把直流电转化为高频率的脉动直流电，这一步由控制电路来完成。
输出部分通过一定的电路反馈给控制电路，控制电路用来调整高频开关元件的开关时间比例，以达到稳定输出电压的目的。
控制电路目前已集成化，制成了各种开关电源用集成电路。
（4）把得到的脉动直流电，送到高频开关变压器进行降压。
再由二极管和滤波电容组成的低压滤波电路进行整流和滤波就得到了设备上使用的纯静的低压直流电。
3）、开关电源特点： （1）开关电源是一种非线性电源，体积和重量轻。
（2）功率晶体管工作在开关状态，晶体管上的功耗小，转化效率高。
2 开关电源测量考虑 目前的电源设计人员在开发高效率、低成本电源的过程中正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。
另外，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、可靠的电源测试。
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。
用示波器维修开关电源技法
用示波器维修开关电源技法维修开关电源需要测试的波形液晶显示器开关电源属大电流、高电压电路，也是故障率最高的电路，对于诸如无电压输出、输出电压过高等常见故障，用万用表查找故障不但方便，而且十分快捷，没有必要动用示波器。
但是，对于一些开关电源的疑难故障，如屡损开关管及一些软故障等，示波器则可大显身手。
通过测试一些关键点的波形，可快速圈定故障范围，查找到故障点。
开关电源部分要检查的波形比较少，以图1所示的电源适配器为例，主要测试的波形有以下几个:?整流滤波以后的波形(C104正极的波形);?电源控制芯片UC3842的4脚的锯齿波电压波形;?UC3842的6脚输出的驱动脉冲波形;?场效应开关管Q101的漏极(D)和源极(s)波形等，如图2所示。
图1 电源适配器电路图2 开关电源电路主要测试波形C104正端为整流滤波波形测试点(测试时，示波器应采用直流耦合输入方式)，扫描速度开关置10ms,div挡。
开关管Q101漏极波形比较高，测试时应采用10:1或100:1的测试探头。
(2)开关电源的“热地”和“冷地”一般而言，并联式开关电源的地有两个，即“热地”和“冷地”。
以图1所示的电路为例，图中的“?”表示“热地”，这个地是开关电源一次侧的地，和市电地相连，与“热地”相连的底板称为“热底板”;图中的“上”表示“冷地”，这个地是开关电源二次侧的地，和负载相连，与“冷地”相连的底板称为“冷底板”。
“热地”与“冷地”的根本区别，在于机器底板零电位参考点与市电电网有没有“直接的电的联系”。
有直接联系的地是“热地”，机内的“热地”对大地存在约一百多伏的电压，如果误触了机内的“热地”以及与“热地”相连的元件，极有可能遭受电击，甚至发生生命危险;相反，“冷地”与市电电网没有“直接的电的联系”，用手触摸“冷地”以及与“冷地”相连的元器件，一般不会触电。
对于串联式开关电源，只有一个“热地”，也就是说，串联式开关电源的一次侧与二次侧是同一个地，都为“热地”。
示波器在电源测试环节的典型应用
示波器在电源测试环节的典型应用随着电子技术的不断创新，开关电源设计趋于高频、高可靠、高效率、低噪声等方向发展，因此，电源的测试分析越来越重要，本文针对电源工程师常碰到的六个测试小问题，给出一些推荐的解决方案，供您参考。
问题一:参数较多，需要分多组才能全部测量？测试电源主要是针对MOSFET做测试，具体的测量项目多种多样。
常规VGS、VDS的幅度测量包含幅度、高、低、最大值、最小值、RMS、峰峰值、正/ 负过冲、平均值、周期平均值、周期RMS测量，时间测量也有周期、频率、上升/ 下降时间、正/ 负占空比、正/ 负脉宽、突发宽度、延迟、相位等多种参数、有时还需同时监控开关损耗、漏电流等测试项……如果只能同时测量4-8个参数则局限太强，此时的参数应该越多越好，这也是我们起初设计示波器时考虑让24项参数可以同屏显示的初衷。
图1 VGS、VDS测量参数问题二:在MOSFET调试中，如何捕获偶发的毛刺信号？MOSFET的测试开关瞬间偶尔会碰到毛刺信号，无论是小概率的猝发还是边沿的抖动，都可能对电路造成误动作，下面介绍两种捕获小概率异常的方法。
1.无限余辉+模板触发如果事先无法判断周期性信号内偶发异常的概率和特征，可以先用示波器的余辉功能查看毛刺轨迹，然后利用模板触发将异常信号隔离出来。
图2 余辉+模板触发捕获异常信号2.测量统计+异常搜索对于占空比随机MOS驱动信号，小概率的边沿抖动让人非常头疼。
此时可以基于信号特征，在大数据内搜索上升/下降时间异常的信号，如下图，基于当前屏较长时间的波形做测量统计，从测量结果上升沿时间可知---当前值20ns，最大值130ns，通过搜索标注功能，将上升沿130ns的异常波形搜索出来（MOSFET开关转换时，上升/下降沿会出现偶发性抖动）。
图3 测量统计+搜索标注捕获上升沿异常波形注意：这里的难点并不在于功能的有无，而在于示波器存储深度的大小。
如果存储深度不够，针对这么长时间的波形捕获早已完全失真，异常搜索也无从谈起。
开关电源纹波的测量
开关电源纹波的测量基本要求：使用示波器AC耦合20MHz带宽限制拔掉探头的地线1，AC耦合是去掉叠加的直流电压，得到准确的波形。
2，打开20MHz带宽限制是防止高频噪声的干扰，防止测出错误的结果。
因为高频成分幅值较大，测量的时候应除去。
3，拔掉示波器探头的接地夹，使用接地环测量，是为了减少干扰。
很多部门没有接地环，如果误差允许也直接用探头的接地夹测量。
但在判断是否合格时要考虑这个因素。
还有一点是要使用50Ω终端。
横河示波器的资料上介绍说，50Ω模块是除去DC 成分，精确测量AC成分。
但是很少有示波器配这种专门的探头，大多数情况是使用标配100KΩ到10MΩ的探头测量，影响暂时不清楚。
上面是测量开关纹波时基本的注意事项。
如果示波器探头不是直接接触输出点，应该用双绞线，或者50Ω同轴电缆方式测量。
在测量高频噪声时，使用示波器的全通带，一般为几百兆到GHz级别。
其他与上述相同。
可能不同的公司有不同的测试方法。
归根到底第一要清楚自己的测试结果。
第二要得到客户认可，关于示波器：有些数字示波器因为干扰和存储深度的原因，无法正确的测量出纹波。
这时应更换示波器。
这方面有时候虽然老的模拟示波器带宽只有几十兆，但表现要比数字示波器好。
开关电源纹波的抑制对于开关纹波，理论上和实际上都是一定存在的。
通常抑制或减少它的做法有三种：1，加大电感和输出电容滤波根据开关电源的公式，电感内电流波动大小和电感值成反比，输出纹波和输出电容值成反比。
所以加大电感值和输出电容值可以减小纹波。
左图是开关电源电感L内的电流波形，其纹波电流△I可由下式算出：可以看出，增加L值，或者提高开关频率可以减小电感内的电流波动同样，输出纹波与输出电容的关系：vripple=Imax/(Co×f)。
可以看出，加大输出电容值可以减小纹波。
通常的做法，对于输出电容，使用铝电解电容以达到大容量的目的。
但是电解电容在抑制高频噪声方面效果不是很好，而且ESR也比较大，所以会在它旁边并联一个陶瓷电容，来弥补铝电解电容的不足。
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利用数字示波器测试开关电源的方法从传统的模拟型电源到高效的开关电源，电源的种类和大小千差万别。
它们都要面对复杂、动态的工作环境。
设备负载和需求可能在瞬间发生很大变化。
即使是“日用的”开关电源，也要能够承受远远超过其平均工作电平的瞬间峰值。
设计电源或系统中要使用电源的工程师需要了解在静态条件以及最差条件下电源的工作情况。
过去，要描述电源的行为特征，就意味着要使用数字万用表测量静态电流和电压，并用计算器或PC进行艰苦的计算。
今天，大多数工程师转而将示波器作为他们的首选电源测量平台。
现代示波器可以配备集成的电源测量和分析软件，简化了设置，并使得动态测量更为容易。
用户可以定制关键参数、自动计算，并能在数秒钟内看到结果，而不只是原始数据。
电源设计问题及其测量需求理想情况下，每部电源都应该像为它设计的数学模型那样地工作。
但在现实世界中，元器件是有缺陷的，负载会变化，供电电源可能失真，环境变化会改变性能。
而且，不断变化的性能和成本要求也使电源设计更加复杂。
考虑这些问题：电源在额定功率之外能维持多少瓦的功率?能持续多长时间?电源散发多少热量?过热时会怎样?它需要多少冷却气流?负载电流大幅增加时会怎样?设备能保持额定输出电压吗?电源如何应对输出端的完全短路?电源的输入电压变化时会怎样?设计人员需要研制占用空间更少、降低热量、缩减制造成本、满足更严格的EMI/EMC标准的电源。
只有一套严格的测量体系才能让工程师达到这些目标。
示波器和电源测量对那些习惯于用示波器进行高带宽测量的人来说，电源测量可能很简单，因为其频率相对较低。
实际上，电源测量中也有很多高速电路设计师从来不必面对的挑战。
整个开关设备的电压可能很高，而且是“浮动的”，也就是说，不接地。
信号的脉冲宽度、周期、频率和占空比都会变化。
必须如实捕获并分析波形，发现波形的异常。
这对示波器的要求是苛刻的。
多种探头——同时需要单端探头、差分探头以及电流探头。
仪器必须有较大的存储器，以提供长时间低频采集结果的记录空间。
并且可能要求在一次采集中捕获幅度相差很大的不同信号。
开关电源基础大多数现代系统中主流的直流电源体系结构是开关电源(SMPS)，它因为能够有效地应对变化负载而众所周知。
典型SMPS的电能信号路径包括无源器件、有源器件和磁性元件。
SMPS尽可能少地使用损耗性元器件(如电阻和线性晶体管)，而主要使用(理想情况下)无损耗的元器件：开关晶体管、电容和磁性元件。
SMPS设备还有一个控制部分，其中包括脉宽调制调节器脉频调制调节器以及反馈环路1等组成部分。
控制部分可能有自己的电源。
图1是简化的SMPS示意图，图中显示了电能转换部分，包括有源器件、无源器件以及磁性元件。
SMPS技术使用了金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)与绝缘栅双极晶体管(IGBT)等功率半导体开关器件。
这些器件开关时间短，能承受不稳定的电压尖峰。
同样重要的是，它们不论在开通还是断开状态，消耗的能量都极少，效率高而发热低。
开关器件在很大程度上决定了SMPS的总体性能。
对开关器件的主要测量包括：开关损耗、平均功率损耗、安全工作区及其他。
准备进行电源测量准备进行开关电源的测量时，一定要选择合适的工具，并且设置这些工具，使它们能够准确、可重复地工作。
当然示波器必须具备基本的带宽和采样速率，以适应SMPS的开关频率。
电源测量最少需要两个通道，一个用于电压，一个用于电流。
有些设施同样重要，它们可以使电源测量更容易、更可靠。
下面是一部分要考虑的事项：仪器能在同一次采集中处理开关器件的开通和断开电压吗?这些信号的比例可能达到100,000:1。
有可靠、准确的电压探头和电流探头吗?有可以校正它们的不同延迟的有效方法吗?有没有有效的方法来将探头的静态噪声降至最低?仪器能够配备足够的记录长度，以很高的采样速率捕获较长的完整工频波形吗?这些特征是进行有意义且有效的电源设计测量的基础。
测量一次采集中的100伏和100毫伏电压要测量开关器件的开关损耗和平均功率损耗，示波器首先必须分别确定在断开和开通时开关器件上的电压。
在AC/DC变流器中，开关器件上的电压动态范围非常大。
开通状态下开关器件上通过的电压取决于开关器件的类型。
在MOSFET管中，开通电压为导通电阻和电流的乘积。
在双极结型晶体管(BJT)和IGBT器件中，该电压主要取决于饱和导通压(VCEsat)。
断开状态的电压取决于工作输入电压和开关变换器的拓扑。
为计算设备设计的典型直流电源使用80Vrms到264Vrms之间的通用市电电压。
在最高输入电压下开关器件上的断开状态电压(TP1和TP2之间)可能高达750V。
在开通状态，相同端子间的电压可能在几毫伏到大约1伏之间。
显示了开关器件的典型信号特性。
为了准确地进行开关器件电源测量，必须先测量断开和开通电压。
然而，典型的8位数字示波器的动态范围不足以在同一个采集周期中既准确采集开通期间的毫伏级信号，又准确采集断开期间出现的高电压。
要捕获该信号，示波器的垂直范围应设为每分度100伏。
在此设置下，示波器可以接受高达1000V的电压，这样就可以采集700V的信号而不会使示波器过载。
使用该设置的问题在于最大灵敏度(能解析的最小信号幅度)变成了1000/256，即约为4V。
泰克DPOPWR软件解决了这个问题，用户可以把设备技术数据中的RDSON或VCEsat值输入图4所示的测量菜单中。
如果被测电压位于示波器的灵敏度范围内，DPOPWR也可以使用采集的数据进行计算，而不是使用手动输入的值。
消除电压探头和电流探头之间的时间偏差要使用数字示波器进行电源测量，就必须测量MOSFET开关器件漏极、源极间的电压和电流，或IGBT 集电极、发射极间的电压。
该任务需要两个不同的探头：一支高压差分探头和一支电流探头。
后者通常是非插入式霍尔效应型探头。
这两种探头各有其独特的传输延迟。
这两个延迟的差(称为时间偏差)，会造成幅度测量以及与时间有关的测量不准确。
一定要了解探头传输延迟对最大峰值功率和面积测量的影响。
毕竟，功率是电压和电流的积。
如果两个相乘的变量没有很好地校正，结果就会是错误的。
探头没有正确进行“时间偏差校正”时，开关损耗之类测量的准确性就会影响。
表明了探头时滞影响的实际示波器屏幕图。
它使用泰克P52051.3kV差分探头和TCP0030AC/DC电流探头连接到DUT上。
电压和电流信号通过校准夹具提供。
说明了电压探头和电流探头之间的时滞，显示了在没有校正两个探头时滞时获得的测量结果(6.059mW)。
显示了校正探头时滞的影响。
两条参考曲线重叠在一起，表明已经补偿了延迟。
中的测量结果表明了正确校正时滞的重要性。
这一实例表明，时滞引入了6%的测量误差。
准确地校正时滞降低了峰到峰功率损耗测量误差。
DPOPWR电源测量软件可以自动校正所选探头组合的时间偏差。
该软件控制示波器，并通过实时电流和电压信号调整电压通道和电流通道之间的延迟，以去除电压探头和电流探头之间传输延迟的差别。
还可以使用一种静态校正时间偏差的功能，但前提是特定的电压探头和电流探头有恒定、可重复的传输延迟。
静态校正时间偏差的功能根据一张内置的传输时间表，自动为选定探头(如本文档中讨论的Tektronix 探头)调整选定电压和电流通道之间的延迟。
该技术提供了一种快速而方便的方法，可以将时间偏差降至最小。
消除探头零偏和噪声差分探头和电流探头可能会有很小的偏置。
应在测量前消除这一偏置，因为它会影响测量精度。
某些探头采用内置的自动方法消除偏置，其它探头则要求手动消除偏置。
自动消除偏置配有TekVPITM探头接口的探头与示波器相结合，可以消除信号路径中发生的任何DC偏置误差。
在TekVPITM探头上按Menu按钮，示波器上出现ProbeControls框，显示AutoZero功能。
选择AutoZero选项，会自动清除测量系统中存在的任何DC偏置误差。
TekVPITM电流探头还在探头机身上有一个Degauss/AutoZero按钮。
压下AutoZero按钮，会消除测量系统中存在的任何DC偏置误差。
手动消除偏置大多数差分电压探头都有内置的直流零偏修整控制，这使消除零偏成为一件相对简单的步骤：准备工作完成之后，接下来：将示波器设置为测量电压波形的平均值;选择将在实际测量中使用的灵敏度(垂直)设置;不加信号，将修整器调为零，并使平均电平为0V(或尽量接近0V)。
相似地，在测量前必须调节电流探头。
在消除零偏之后：将示波器灵敏度设置为实际测量中将要使用的值;关闭没有信号的电流探头;将直流平衡调为零;把中间值调节到0A或尽可能接近0A;注意，这些探头都是有源设备，即使在静态，也总会有一些低电平噪声。
这种噪声可能影响那些同时依赖电压和电流波形数据的测量。
DPOPWR软件包包含一项信号调节功能，可以将固有探头噪声的影响降至最低。
记录长度在电源测量中的作用示波器在一段时间内捕获事件的能力取决于所用的采样速率，以及存储采集到的信号样本的存储器的深度(记录长度)。
存储器填充的速度和采样速率成正比。
如果为了提供详细的高分辨率信号而将采样速率设得很高，存储器很快就会充满。
对很多SMPS电源测量来说，必须捕获工频信号的四分之一周期或半个周期(90或180度)，有些甚至需要整个周期。
这是为了积累足够的信号数据，以在计算中抵消工频电压波动的影响。
识别真正的Ton与Toff转换为了精确地确定开关转换中的损耗，首先必须滤除开关信号中的振荡。
开关电压信号中的振荡很容易被误认为开通或关断转换。
这种大幅度振荡是SMPS在非持续电流模式(DCM)和持续电流模式(CCM)之间切换时电路中的寄生元件造成的。
简化形式表示出了一个开关信号。
这种振荡使示波器很难识别真正的开通或关断转换。
一种解决方法是预先定义一个信号源进行边沿识别、一个参考电平和一个迟滞电平，根据信号复杂度和测量要求的不同，也可以将测得信号本身作为边沿电平的信号源。
或者，也可以指定某些其它的整洁的信号。
在某些开关电源设计(如有源功率因数校正变流器)中，振荡可能要严重得多。
DCM模式大大增强了振荡，因为开关电容开始和滤波电感产生共振。
仅仅设置参考电平和磁滞电平可能不足以识别真正的转换。
这种情况下，开关器件的栅极驱动信号可以确定真正的开通和关断转换，这样就只需要适当设置栅极驱动信号的参考电平和磁滞电平。