如何進行電源測量和分析?

　　電源是把電能從一台設備轉換到另一台設備的元件、子系統或系統，其通常從交流(AC)電源轉換成直流(DC)電源。電池測試儀 從個人電腦到軍事設備和工用機械， 電子設備的正常運轉離不開 DC 電源的性能和可靠性。

　　電源分成許多不同的類型和規格， 包括傳統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工作環境。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的工程師必需了解電源在靜直流微歐姆計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字萬用表進行靜態電流和電壓測量，然後在計算器或直流電源供應器PC上麻煩地進行計算。今天，大多數工程師正轉向示波器，作為首選的電源測量平台。

　　現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，自動進行計算，在幾秒鐘內查看結構，而不只是原始數字。

　　電源設計問題指向測量需求

　　在理想狀態下， 每個電源的的交流電源供應器行為方式都應與設計使用的數學模型類似。 但在實際環境中， 元件是不理想的， 負載會變化， 線路電源可能會失真， 環境變化會改變性能。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。考慮一下下面的問題：

　　電源可以保持高於額定輸出容量多少瓦?保持多長時間?

　　電源散發多少熱量?在過熱時會出現什麼情況?要求多少冷卻氣流?

日本NF儀器　　在負載電流大幅度提高時會發生什麼情況?設備能夠保持額定輸出電壓(負載穩壓)?電源對輸出完全短路會作出什麼樣的反應?

　　在電源輸入電壓變化時會發生什麼情況(線路穩壓)?

　　設計人員需要開發出占用空間更少、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 標准的電源。只有嚴格的測量體系，才能引導工程師實現上述目標。

　　開關式電源基礎知識

　　在大多數現代系統中，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定器、脈衝速率調制穩定器和反饋環路等單元 1。控制段可以有自己的電源。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， 能夠耐受沒有規律的電壓峰值。同樣重要的是，其在 On 狀態或 Off 狀態下消耗的功率非常小，實現了很高的效率，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、安全工作區等等。