用数字荧光示波器对开关电源功率损耗进行精确分析

。若要精确测定并测量差动开关信号，最好使用差分探头，可通过霍尔效应电流探头查看穿过开关的电流而无需干扰电路本身，此时也可用测量软件的自动偏移校正功能去除上述传导延迟。

测量软件的"开关损耗"功能可自动计算功率波形，并根据采集的数据测量开关的最小、最大和平均功率损耗，在分析开关功耗时， 这些数据非常有用。如图3所示，数据显示为Turn on Loss、Turn off Loss和Power Loss。如果知道了接通和断开时的功率损耗，便可着手解决电压和电流跃迁，以减少功耗。

在负载变化期间，SMPS的控制回路将变换开关频率以驱动输出负载。请注意，当负载转换时，开关装置的功耗也随之变化，所 产生的功率波形将是非周期性的。分析非周期性功率波形是一件很枯燥的任务，不过测量软件的高级测量功能可自动计算最小功率损耗、最大功率损耗和平均功率损 耗，为用户提供开关电源的相关信息。

负载动态变化功耗分析

在实际运行环境中，电源装置会连续发生动态负载变化，所以测量中很重要的一步是要捕获整个负载变化事件，并对开关损耗进行测定，以确保电源装置不会因这些原因而过载。

当今大部分设计人员都采用具有深度存储(2MB)和高取样率的示波器，按要求的分辨率捕获事件。但随之而生的难题，是如何分析在各开关损耗点上所生成的大量数据，这时也可利用测量软件加以解决，图4是在开关电源上通过测量软件获得的典型功率波形结果。

在图中可以看到捕获数据中的开关事件次数和开关损耗最大值/最小值，此时用户可输入感兴趣的范围，以此查看所需的开关损耗 点。只需在范围内选择感兴趣的点，软件便可在深度存储数据内查找该点，找到后在光标位置周围放大，以详细观察其活动。该功能加上前面提及的开关损耗测量功 能可使用户迅速有效地分析开关装置的功率耗散情况。

电磁元件的功率损耗

另一种减少功率损耗的方法与磁芯有关。从典型AC/DC和DC/DC线路图来看，电感器和变压器是耗散功率的其它组件，不仅会影响功率效率，而且可造成热耗散。

电感器的测试通常采用LCR|0">LCR计，它使用正弦波作为测试信号。但在开关电源里，电感器加载的是高压高电流开关信号，都不是正弦信号，因此电源设计人员需监测实际通电的电感器或变压器特性，此时用LCR计进行的测试可能无法反映实际情况。

观察磁芯特征最有效方法是通过B-H曲线，因为B-H曲线能迅速揭示电源内电感器的特性。在电源接通和稳态期间，电感器和变 压器表现出不同的行为特征。在过去，若想查看和分析B-H特征，设计人员须先捕获信号，然后在个人电脑上作进一步的分析，而现在可通过测量软件直接在示波 器上进行B-H分析，即时观察电感器行为特征。在做深入分析时，该软件还可在示波器上提供B-H图和捕获数据间的光标链接(图5)。

B-H分析能力还可在实际SMPS环境中自动测量功率损耗和电感器值。若需推导电感器或变压器的磁芯损耗，可在主磁芯及次 磁芯上进行功率损耗测量，结果之差就是磁芯的功率损耗(磁芯损耗)。另外在无负载情况下，主磁芯功率损耗是次磁芯包括磁芯损耗在内的总功率损耗，这些测量 值可进一步揭示功率耗散区的信息。

作者：Godfree Coelho