泰克4系列B MSO示波器在電源測(cè)量與分析中的應(yīng)用

當(dāng)今電源設(shè)計(jì)人員面臨著實(shí)現(xiàn)90%甚至更高功率轉(zhuǎn)換效率的巨大壓力。這一趨勢(shì)主要受到延長便攜式電子設(shè)備電池續(xù)航時(shí)間、物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展以及對(duì)低功耗“綠色”產(chǎn)品的需求推動(dòng)。泰克4系列B MSO示波器，通過其FlexChannel?輸入和新型圖形用戶界面，使設(shè)計(jì)人員能夠同時(shí)測(cè)試多個(gè)測(cè)試點(diǎn)，從而顯著加快測(cè)試速度。此外，高級(jí)功率測(cè)量和分析選項(xiàng)（4/5/6-PWR）簡(jiǎn)化了關(guān)鍵功率測(cè)量的設(shè)置過程，提供了多種工具來評(píng)估測(cè)試結(jié)果是否符合電源設(shè)計(jì)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)。

磁性分析

電感器和變壓器在開關(guān)電源和線性電源中扮演著存儲(chǔ)能量的重要角色。表征這些磁性器件對(duì)于確保電源的穩(wěn)定性和整體效率至關(guān)重要。4/5/6-PWR中的磁性分析功能能夠自動(dòng)完成電感、磁性損耗和B-H參數(shù)的測(cè)量。

電感測(cè)量：電感器的阻抗隨頻率增加而增大。4/5/6-PWR應(yīng)用通過對(duì)測(cè)量期間的電壓求積分并除以電流變化來計(jì)算電感值。測(cè)量結(jié)果與電壓、電流波形及B-H曲線一同顯示，便于分析。

磁性損耗測(cè)量：磁性損耗主要包括磁芯損耗和銅纜損耗。4/5/6-PWR能夠計(jì)算單線圈電感器、多線圈電感器甚至變壓器中的磁性損耗。通過差分探頭測(cè)量電壓，電流探頭測(cè)量電流，軟件自動(dòng)計(jì)算并顯示磁性功率損耗結(jié)果。

B-H曲線測(cè)量：B-H曲線圖用于檢驗(yàn)磁性成分的飽和度，衡量磁芯材料單位容量中每個(gè)周期損耗的能量。測(cè)量時(shí)需輸入電感器的圈數(shù)、磁長和磁芯橫截面面積，軟件據(jù)此計(jì)算并繪制B-H曲線圖，顯示磁性通量密度B和磁場(chǎng)強(qiáng)度H的變化關(guān)系。

頻率響應(yīng)分析

控制環(huán)路頻率響應(yīng)：控制環(huán)路頻率響應(yīng)分析（伯德圖）有助于分析電源控制回路的頻率響應(yīng)特性。使用4/5/6系列MSO中的任意波形/函數(shù)發(fā)生器（AFG）產(chǎn)生正弦波，注入反饋回路進(jìn)行測(cè)量。Picotest J2101A注入變壓器用于隔離接地信號(hào)源與電源，確保測(cè)量準(zhǔn)確性。軟件支持恒定振幅和振幅自定義掃描，提高測(cè)量信噪比（SNR）。

電源抑制比（PSRR）：PSRR表示電源防止輸入交流噪聲出現(xiàn)在直流輸出上的能力。通過施加掃描正弦激勵(lì)到電源輸入端，使用直流＋交流網(wǎng)絡(luò)求和裝置（如Picotest J2120A線路注入器）進(jìn)行測(cè)量。4/5/6-PWR軟件自動(dòng)掃描并計(jì)算每個(gè)頻率的衰減比，繪制PSRR圖。

阻抗測(cè)量

分析配電網(wǎng)絡(luò)（PDN）的阻抗有助于確定系統(tǒng)內(nèi)噪聲的影響。阻抗測(cè)量通常使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（VNA）執(zhí)行，但典型VNA無法在低頻下測(cè)量或測(cè)量低阻抗值。基于示波器的系統(tǒng)可以測(cè)量低至1Hz的頻率，并在掃描過程中同時(shí)顯示輸入和輸出信號(hào)，便于觀察時(shí)域變化。使用Picotest J2113A差動(dòng)式放大器變壓器隔離接地示波器與DUT，50Ω功率分配器將信號(hào)從函數(shù)發(fā)生器發(fā)送到DUT和示波器通道。

輸出分析

紋波測(cè)量：紋波是疊加到電源DC輸出上的AC電壓。4/5/6-PWR軟件能夠區(qū)分并測(cè)量工頻紋波和開關(guān)紋波。工頻紋波與工頻頻率相關(guān)，開關(guān)紋波則與開關(guān)頻率相關(guān)。使用差分探頭連接系統(tǒng)輸出，配置測(cè)量參數(shù)（如輸入耦合模式、帶寬限制和采集模式），軟件自動(dòng)顯示峰峰值和RMS紋波值。

效率測(cè)量：高效率是電源產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。4/5/6-PWR軟件支持測(cè)量AC-DC、AC-AC、DC-DC、DC-AC等功率轉(zhuǎn)換產(chǎn)品的效率。對(duì)于擁有最多3個(gè)輸出的功率產(chǎn)品，軟件可同時(shí)測(cè)試整個(gè)系統(tǒng)的效率。通過測(cè)量或仿真輸入和輸出的電壓和電流，軟件自動(dòng)計(jì)算并顯示各種效率和總效率。

導(dǎo)通與關(guān)斷時(shí)間測(cè)量

導(dǎo)通時(shí)間：指施加輸入電壓后達(dá)到電源輸出電壓所需的時(shí)間。使用一個(gè)通道測(cè)量輸入，剩余通道測(cè)量輸出，可在一次采集中測(cè)量多個(gè)電源軌。

關(guān)斷時(shí)間：指移除輸入電壓后使電源輸出電壓接近于零所需的時(shí)間。交流-直流和直流-直流導(dǎo)通時(shí)間測(cè)量技術(shù)可擴(kuò)展至驗(yàn)證多路輸出電源的通電和斷電順序，確保最終產(chǎn)品可靠運(yùn)作。

報(bào)告生成

數(shù)據(jù)采集、歸檔和文檔管理是設(shè)計(jì)和開發(fā)過程中的必要任務(wù)。4/5/6-PWR配有報(bào)告生成工具，可輕松編制測(cè)量結(jié)果文檔。通過示波器的“Save as”功能，生成并顯示指定布局的報(bào)告成品，支持.MHT或PDF格式保存。

泰克4系列B MSO示波器結(jié)合4/5/6-PWR應(yīng)用，使工程師能夠快速進(jìn)行準(zhǔn)確、可重復(fù)的測(cè)量，大大縮短設(shè)置時(shí)間，無需手動(dòng)計(jì)算，提高了工作效率。通過截圖和報(bào)告功能，工程師可以輕松提供完整的文檔，支持設(shè)計(jì)和驗(yàn)證過程。