如何進行電源測量和分析？

電源分成許多不同的類型和規(guī)格， 包括傳統(tǒng)模擬式電源電源到高效的開關式電源。所有這些電源都面臨著復雜的動態(tài)工作環(huán)境。設備負載和需求在不同時間之間可能會大幅度變化。 即使是商用開關電源， 也必須能夠承受突然出現(xiàn)的遠遠超過平均工作電流的峰值電流。設計電源或設計采用電源的系統(tǒng)的工程師必需了解電源在靜止條件到最壞條件下的行為。

從歷史上看， 檢定電源行為意味著使用數(shù)字萬用表進行靜態(tài)電流和電壓測量，然后在計算器或PC上麻煩地進行計算。今天，大多數(shù)工程師正轉向示波器，作為首選的電源測量平臺。

現(xiàn)代示波器可以配備集成電源測量和分析軟件，簡化設置， 更輕松地進行測量。 用戶可以定制關鍵參數(shù)，自動進行計算，在幾秒鐘內查看結構，而不只是原始數(shù)字。

電源設計問題指向測量需求

在理想狀態(tài)下， 每個電源的的行為方式都應與設計使用的數(shù)學模型類似。 但在實際環(huán)境中， 元件是不理想的， 負載會變化， 線路電源可能會失真， 環(huán)境變化會改變性能。此外， 性能和成本需求變化也進一步提高了電源設計的復雜性?？紤]一下下面的問題：

電源可以保持高于額定輸出容量多少瓦？保持多長時間？

電源散發(fā)多少熱量？在過熱時會出現(xiàn)什么情況？要求多少冷卻氣流？

在負載電流大幅度提高時會發(fā)生什么情況？設備能夠保持額定輸出電壓（負載穩(wěn)壓）？電源對輸出完全短路會作出什么樣的反應？

在電源輸入電壓變化時會發(fā)生什么情況（線路穩(wěn)壓）？

設計人員需要開發(fā)出占用空間更少、能耗效率更高、減少散熱量、降低制造成本、滿足更嚴格的EMI/EMC 標準的電源。只有嚴格的測量體系，才能引導工程師實現(xiàn)上述目標。

開關式電源基礎知識

在大多數(shù)現(xiàn)代系統(tǒng)中，流行的 DC 電源結構是開關式電源（SMPS），這種電源因能夠高效處理負載變化而聞名。典型SMPS的電源信號路徑包括無源元件、有源元件和磁性元件。SMPS 最大限度地減少了有損耗的元件的使用量， 如電阻器和線性模式晶體管， 重點采用（在理想條件下）沒有損耗的元件， 如開關式晶體管、 電容器和磁性元件。

SMPS設備還包括一個控制段， 其中包含脈寬調制穩(wěn)定器、脈沖速率調制穩(wěn)定器和反饋環(huán)路等單元 1?？刂贫慰梢杂凶约旱碾娫础D1是簡化的SMPS示意圖，其中顯示了包括有源單元、無源單元和磁性單元的電源轉換段。

SMPS技術依托電源半導體開關設備， 如金屬氧化物場效應晶體管（MOSFET）和絕緣門雙極晶體管（IGBT）。這些設備提供了快速開關時間， 能夠耐受沒有規(guī)律的電壓峰值。同樣重要的是，其在 On 狀態(tài)或 Off 狀態(tài)下消耗的功率非常小，實現(xiàn)了很高的效率，而生成的熱量很低。開關設備在極大程度上決定著 SMPS 的整體性能。開關設備的關鍵測量項目包括開關損耗、平均功率損耗、安全工作區(qū)等等。