基于普源示波器的開關電源完整性測試

開關電源，是一種通過控制開關管開通和關斷的時間比率，維持穩定輸出電 壓的一種電源，一般由脈沖寬度調制（PWM）控制 IC 和 MOSFET 構成。 在日常生活中常見的手機/筆記本充電器、臺式機電源，以及各類工業、通信 以及醫療設備中的電源部分，大多可以看到開關電源技術的蹤影。 開關電源技術的日益成熟，使得電源設備或模塊的體積和重量都日益減小， 轉換效率也越來越高。負載設備因應用場合的不同，對電源可承受工作電流、輸 入電網環境、輸出穩定性等指標的要求也不盡相同。綜合評估動態的電源工作狀 態，示波器絕對是開關電源完整性測試的首選必備儀器。

浮地測試

電源測試中大量電壓測試為浮地測試，即不以地作參考的差分電壓測試。 正確安全的浮地測試必須使用差分探頭，剪斷示波器地線或使用隔離變壓器供電的方法 是錯誤和危險的！ 因為示波器接地點上的電位，會與示波器探頭地線連接電路的電壓一致，浮地電壓甚至 可達上百伏！這會導致金屬機箱、示波器 BNC 負極等人手容易觸碰的地方帶電，非常危險！

A-B 測量法

使用兩只普通的無源電壓探頭，在示波器的兩個通道上進行測量，然后使用 Math 運算 功能做 CH1-CH2，也可以進行浮地測量。但缺點是需占用 2 個通道，且最大的限制主要來 自于共模電壓測量范圍極小，時常遇到兩通道電壓都很高但差值很小的情況，測量誤差極大。

示波器電源未接地線可能存在的危害： 

操作人員可能觸電，非常的危險；

分布電容，會對待測點帶來較大的容性負載，可能損壞待測電路； 

分布電感，可能帶來并不存在的振鈴現象； 

未接地的示波器，其 EMC 性能在一定程度上會降低，導致示波器壽命降低，同時 也會受到空間電磁波干擾或者干擾被測電路，導致波形失真。

無源探頭補償

大多數探頭被設計為匹配特定的示波器的輸入電路，然而不同的示波器之間有細微的變化，甚至在同一示波器的不同輸入通道之間也會有。

一個未經補償的探頭可能會導致各種各樣的測量錯誤，特別是測量脈沖上升或下降時間。

高壓差分探頭還會有直流偏置，也需要在測試前校準！

因此，在首次使用無源探頭、高壓差分探頭以及電流探頭時，需要預先做好補償&校準 工作。

電流探頭消磁和偏置校準

電流探頭在儀器上電、掉電或輸入電流過大時，需進行消磁操作！在電流探頭測量電流 前，LOCK 狀態下有直流偏置時，也必須進行校準！電流探頭切換垂直檔位到更小檔位時， 也需要重新調零！

電壓/電流通道延時校準

電壓探頭&電流探頭，連接在示波器的 2 個通道上，信號在不同傳輸路徑上的時間延遲 必須經過校準，以保證功率測量的準確性！

電源質量分析：確定電源線上的功率消耗及電能質量。

電流諧波分析：測量開關電源是否符合 IEC61000-3-2 電流諧波標準。

按對諧波電流之限制，設備可被分為以下 4 類：

A 類：平衡的三相設備、家用電器（不包括列入 D 類的設備）、工具（不包括便攜式工 具）、白熾燈調光器、音頻設備，以及未規定為 B/C/D 類的設備

B 類：便攜式電動工具、不屬于專用設備的弧焊設備 電源輸入端分析 Large Loop Small Loop

C 類：照明設備

D 類：功率不大于 600W 的下列設備：個人計算機以及顯示器、電視接收機 n

高達 40 次諧波測量 n

支持 50/60/400Hz 工頻 n

FFT 顯示& Bar 顯示 n

THD 總諧波失真測量

浪涌電流分析：確認流過各元器件的電流是否超過了允許值。 開關電源第一次打開時，輸入端的濾波電容相當于瞬間短路，會產生一個上升時間較 快，幅度較大（正/負）的瞬態開機電流。

執行浪涌電流測量，可以確認 AC 開關、整流橋、保險絲、EMI 濾波器是否超過允許 電流限制。反復開關環路，AC 輸入電壓不應損壞電源，或導致保險絲燒斷

一般會將示波器設置為峰值檢測模式，使用單次觸發捕獲波形。

電源是電子設備中重要的組成部分，開發、設計和調試電源電路是產品研發與生產的 重要環節。電源測試中需要用到多種測試儀器，其中示波器和探頭最為常用。用戶需要根 據測量信號的不同，選擇合適的高壓、高壓差分和電流探頭。配合軟件，用戶可以獲得電 源特性相關的各種測量結果。