数字示波器测试开关电源的方法是什么

2所示的MOSFET管中，开通电压为导通电阻和电流的乘积。在双极结型晶体管(BJT)和IGBT器件中，该电压主要取决于饱和导通压(VCEsat)。断开状态的电压取决于工作输入电压和开关变换器的拓扑。为计算设备设计的典型直流电源使用80Vrms到264Vrms之间的通用市电电压。

在最高输入电压下开关器件上的断开状态电压(TP1和TP2之间)可能高达750V。在开通状态，相同端子间的电压可能在几毫伏到大约1伏之间。图3显示了开关器件的典型信号特性。

为了准确地进行开关器件电源测量，必须先测量断开和开通电压。然而，典型的8位数字示波器的动态范围不足以在同一个采集周期中既准确采集开通期间的毫伏级信号，又准确采集断开期间出现的高电压。要捕获该信号，示波器的垂直范围应设为每分度100伏。在此设置下，示波器可以接受高达1000V的电压，这样就可以采集700V的信号而不会使示波器过载。使用该设置的问题在于最大灵敏度(能解析的最小信号幅度)变成了1000/256，即约为4V。

泰克DPOPWR软件解决了这个问题，用户可以把设备技术数据中的RDSON或VCEsat值输入测量菜单中。如果被测电压位于示波器的灵敏度范围内，DPOPWR也可以使用采集的数据进行计算，而不是使用手动输入的值。

消除电压探头和电流探头之间的时间偏差

要使用数字示波器进行电源测量，就必须测量MOSFET开关器件(如图2所示)漏极、源极间的电压和电流，或IGBT集电极、发射极间的电压。该任务需要两个不同的探头：一支高压差分探头和一支电流探头。后者通常是非插入式霍尔效应型探头。这两种探头各有其独特的传输延迟。这两个延迟的差(称为时间偏差)，会造成幅度测量以及与时间有关的测量不准确。一定要了解探头传输延迟对最大峰值功率和面积测量的影响。毕竟，功率是电压和电流的积。如果两个相乘的变量没有很好地校正，结果就会是错误的。探头没有正确进行“时间偏差校正”时，开关损耗之类测量的准确性就会影响。

表明了探头时滞影响的实际示波器屏幕图。它使用泰克P52051.3kV差分探头和TCP0030AC/DC电流探头连接到DUT上。电压和电流信号通过校准夹具提供。图6说明了电压探头和电流探头之间的时滞，图7显示了在没有校正两个探头时滞时获得的测量结果(6.059mW)。图8显示了校正探头时滞的影响。两条参考曲线重叠在一起，表明已经补偿了延迟。图9中的测量结果表明了正确校正时滞的重要性。这一实例表明，时滞引入了6%的测量误差。准确地校正时滞降低了峰到峰功率损耗测量误差。

DPOPWR电源测量软件可以自动校正所选探头组合的时间偏差。该软件控制示波器，并通过实时电流和电压信号调整电压通道和电流通道之间的延迟，以去除电压探头和电流探头之间传输延迟的差别。

还可以使用一种静态校正时间偏差的功能，但前提是特定的电压探头和电流探头有恒定、可重复的传输延迟。静态校正时间偏差的功能根据一张内置的传输时间表，自动为选定探头(如本文档中讨论的Tektronix探头)调整选定电压和电流通道之间的延迟。该技术提供了一种快速而方便的方法，可以将时间偏差降至最小。

消除探头零偏和噪声

差分探头和电流探头可能会有很小的偏置。应在测量前消除这一偏置，因为它会影响测量精度。某些探头采用内置的自动方法消除偏置，其它探头则要求手动消除偏置。

自动消除偏置

配有TekVPITM探头接口的探头与示波器相结合，可以消除信号路径中发生的任何DC偏置误差。在TekVPITM探头上按Menu按钮，示波器上出现ProbeControls框，显示AutoZero功能。选择AutoZero选项，会自动清除测量系统中存在的任何DC偏置误差。TekVPITM电流探头还在探头机身上有一个Degauss/AutoZero按钮。压下AutoZero按钮，会消除测量系统中存在的任何DC偏置误差。

手动消除偏置

大多数差分电压探头都有内置的直流零偏修整控制，这使消除零偏成为一件相对简单的步骤：准备工作完成之后，接下来：

将示波器设置为测量电压波形的平均值;

选择将在实际测量中使用的灵敏度(垂直)设置;

不加信号，将修整器调为零，并使平均电平为0V(或尽量接近0V)。

相似地，在测量前必须调节电流探头。在消除零偏之后：

将示波器灵敏度设置为实际测量中将要使用的值;

关闭没有信号的电流探头;

将直流平衡调为零;

把中间值调节到0A或尽可能接近0A;

注意，这些探头都是有源设备，即使在静态，也总会有一些低电平噪声。这种噪声可能影响那些同时依赖电压和电流波形数据的测量。DPOPWR软件包包含一项信号调节功能(图10)，可以将固有探头噪声的影响降至最低。

记录长度在电源测量中的作用

示波器在一段时间内捕获事件的能