效率分析、开关元件分析和磁性元件分析的介绍

开关电源是一种应用广泛的电能转换装置，具有体积小、效率高等特性。ZDS示波器搭载的电源分析功能便是对开关电源各项技术指标进行测试的功能。今天为大家带来其中效率分析、开关元件分析和磁性元件分析的介绍。

  测试内容

ZDS3000/4000系列示波器电源分析插件即使用示波器来对开关电源进行相关测试，可以提高电源 开发人员的工作效率，方便对电源模块进行测试。电源分析插件涉及效率分析、开关元件分析、磁性元件分析、输入分析、输出分析、调制分析六个部分，今天我们主要对前三项进行介绍。

效率分析

效率分析主要计算输入端和输出端的功率，以此来估算电源模块的转换效率。

开关元件分析

开关电源(SMPS)技术依托电源半导体开关设备，如金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)和绝缘门双极晶体管(IGBT)。开关设备在极大程度上决定着开关电源的整体性能。开关设备的关键测量项目包括开关损耗、SOA安全工作区等。

磁性分析

磁性元件分析具体分为磁性分析与电感测试，可对磁损耗、电感值、有功功率值等进行测试。

  测试步骤

1、测前准备

为了保证测试的准确性，我们必须保证使用正确的测试系统，才能准确的捕获波形进行分析和调试，所以测试前需进行如下准备：

（1）设置示波器的采集模式。需根据测试项从四种采集模式中选择合适的一种；

（2）电流探头进行消磁调零，以便去掉变压器核心中残余的DC通量，防止数据产生偏差；

（3）电压探头和电流探头的偏移校正。需搭配偏移校正夹具。过调整示波器的通道偏移时间参数，从而校正电压探头 和电流钳的传输延迟时间差，如下图所示。

2、接线

左右滑动下方图片查看接线方式。

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注：开关元件分析包括开关损耗、SOA、动态开点电阻、dv/dt和di/dt。

3、参数设置

确认接线无误后即可点击“参数配置”进行测量参数的设定。我们以SOA为例进行演示，在参数配置菜单中，可对坐标系参数、电压电流限定参数等进行设定，测试项意义如图所示。

  测试常见问题

1、进行电源分析测试时如何设置示波器的采集模式呢？

示波器提供了四种采集模式：标准模式、峰值模式、平均模式、高分辨率模式。示波器的采集模式就是信号的采集、处理和显示过程。不同的采集模式会产生不同的效果，选择的采集模式可能会影响电源测量的精度。不同采集模式的使用条件和使用测量项举例如下图所示。 

2、开关损耗测试前需要了解什么呢？

需要了解开关管的状态。由于开关管是非理想型器件，其工作过程可划分为四种状态，如下图所示。一般来说，主要的能量损耗体现在“导通过程”和“关闭过程”，小部分能量体现在“导通状态”，而“关闭状态”的损耗很小几乎为0，可以忽略不计。

3、为什么开关损耗导通计算公式推荐使用Rds(on)？

导通状态下，开关管通常会流过很大的电流，但开关管的导通电阻很小，通常是毫欧级别，所以导通状态下损耗能量相对来说是比较少的，但亦不能忽略。由于导通时的微小电压，无法准确测量，使用电压乘电流的积分的方法计算的能量损耗误差会很大。相反，导通时电流很大，可以准确测量，因此可以使用电流与导通电阻来计算损耗。导通计算具体公式解释和举例如下图。

4、SOA安全工作区的4条边界代表着什么？

上边界为最大单次脉冲电流;

右边界为最高耐压值;

右上边界为热阻相关损耗限制;

左上为导通电阻制约电流。

  如何获取电源分析功能

目前支持电源的示波器有ZDS4054 Plus、ZDS4034 Plus、ZDS4024 Plus、ZDS3054 Plus、ZDS3034 Plus、ZDS3024 Plus和ZDS3024，用户可在ZLG致远电子官网示波器资料下载页下载固件进行更新。

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