GDS-3000示波器在开关电源（SMPS）的测量应用

发布时间：2019-08-27 10:38:33

　　开关电源（Switching Mode Power Supply）的主要用途是将电力公司所提供的高压、低稳定的交流电源，转换成适合各种电子产品使用的低压、稳定性较好的直流电源。SMPS可广泛应用在电脑、办公室自动化设备、工业控制设备、通讯设备等。以目前的应用及趋势，朝体积小，重量轻、转换率高的开关电源将会是应用主流。

　　设计一个开关电源，需要评估开关电源一次测的质量。实际供电电压和电流波形不是理想的正弦波，而是包括失真及其它异常的现象。这种异常影响功率消耗、效率和可靠性，因此衡量电源质量是非常重要的。CDS-3000电源分析软件除了计算基础的参数，如视在功率（Apparent Power)\有效功率（True Power)、无功功率（Reac tivepower）与功率因子（Power Factor）外（图1)，亦包含其它丰富的参数可供使用者用来判别电源质量的优劣（图2)

　　理想的交流电源应是纯正的弦波波形，若负载是线性负载的话，其电流也会是纯正弦波，不会有失真现象。但若负载是非线性负载，例如整流性负载，电流波形就会失真。若电压频率是50Hz，将失真的电流经傅立叶转换分析后，可将其电流组成分解为除了基频(50Hz）外、倍频（l00Hz、l50Hz）成份的组合。其倍频的成份就称为谐波。由于近年来整流性负载的大量使用，造成大量的谐波电流的出现，也间接污染了市电。所以会有IEC61000-3-2这个法规的实施,来确保市电电压的纯正。GDS-3000 谐波测试包含了业界的标准IEC61000-3-2(图3)

　　开关电源输出的整体噪声可以被视为是具有涟波和噪声的组合。涟波是开关电源的充放电所造成的电压波动事件。涟波波形代表输入和输出电容的充放电效应，增加输入和／或输出电容值可以降低涟波的影响。高频的噪声尖峰发生在电源的开启和关闭时，当噪声发生在一个较高的频率时，噪声尖峰极易受探棒或实验室设置的影响。相较于其它示波器的电源测量功能仅能测量 Ripple ,GDS-3000 通过自行研发技术，还能测量电源的 Noise ，让使用者更能完整的预测电源的实际状况，做出更精确的评估（见图 5 ）。其测量示意图可参考图 4.

　　涌电流可视为：当开关电源第一次启动时流入电子装置瞬间最大的输入电流。此瞬间浪涌的电流测量，目的在确认电源供应器的输入电容的充电电流不会超过最大额定电流或超过输入端的组件可承受的最大电流。 GDS-3000 的电源分析软件，通过一阶浪涌电流（ First peak ）的计算，可让设计者可以轻松地选择保险丝规格，省去手动计算的耗时与错误。而除了一阶浪涌电流的计算外，固纬独创的第二阶浪涌电流观测，让使用者更可清晰地观测待测物开机时瞬间的变化（见图 7 ）。其测量示意图如图 6 所示。