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1 Tektronix 電 力 電 子 測 試 應 用 大 全 LED 測 試 解 決 方 案 交 換 式 電 源 供 應 器 測 試 解 決 方 案 節 能 設 計 解 決 方 案 變 頻 / 逆 變 器 測 試 解 決 方 案 浮 動 量 測 解 決 方 案

2 Tektronix 科 技, 全 球 測 試 量 測 領 導 廠 商 縮 短 與 新 一 代 創 新 的 距 離 幾 乎 每 次 您 在 瀏 覽 網 站 按 一 下 滑 鼠 使 用 手 機 通 話 或 打 開 電 視 機 時, 都 會 接 觸 到 Tektronix 的 技 術 60 多 年 以 來, 工 程 師 不 斷 向 Tektronix 尋 求 測 試 量 測 和 監 控 解 決 方 案, 以 因 應 設 計 挑 戰, 提 高 生 產 效 率, 大 幅 縮 短 產 品 上 市 時 間 Tektronix 公 司 創 始 人 在 1946 年 發 明 世 界 上 第 一 台 觸 發 式 示 波 器, 從 這 個 突 破 性 的 技 術 創 新 開 始 至 今,Tektronix 已 經 崛 起 成 為 全 球 最 大 的 測 試 量 測 和 監 控 設 備 供 應 商 之 一, 為 專 注 於 電 子 設 計 製 造 及 先 進 技 術 開 發 的 工 程 師 提 供 支 援 Tektronix 提 供 了 通 用 測 試 產 品, 包 括 : 示 波 器 誤 碼 儀 信 號 源 邏 輯 分 析 儀 頻 譜 分 析 儀 電 源 供 應 器 萬 用 電 錶 計 頻 器 和 探 棒 治 具 配 件, 以 及 各 種 視 訊 / 音 訊 測 試 量 測 和 監 控 產 品 在 示 波 器 市 場,Tektronix 是 全 球 銷 量 最 大 的 公 司, 也 是 80% 工 程 師 的 首 選 品 牌 憑 藉 最 廣 泛 的 數 位 示 波 器 產 品 種 類 最 高 的 量 測 準 確 度 最 豐 富 的 產 品 特 性 最 全 面 的 分 析 功 能 以 及 我 們 的 獲 獎 服 務 與 支 援,Tektronix 能 夠 滿 足 您 對 測 試 的 任 何 嚴 苛 需 求 Tektronix 在 各 領 域 贏 得 了 廣 泛 的 客 戶 群, 包 括 全 球 通 訊 電 腦 和 半 導 體 產 業, 以 及 航 空 航 太 消 費 性 電 子 教 育 和 廣 播 等, 在 許 多 以 技 術 創 新 馳 名 的 業 界 巨 擘 的 設 計 中 心 實 驗 室 以 及 通 訊 網 絡 之 中, 都 有 Tektronix 的 技 術 和 產 品 觀 看 公 司 影 片 介 紹 下 載 最 新 產 品 目 錄 搜 尋 產 業 類 別 解 決 方 案 太 克 科 技 股 份 有 限 公 司 電 話 : (02) 傳 真 : (02) 按 讚 加 入 太 克 臉 書 粉 絲 團 : 2

3 目 錄 第 一 章 現 代 電 子 電 力 產 業 應 用 方 案 a. Tektronix LED 照 明 驅 動 測 試 解 決 方 案... 5 b. Tektronix 變 頻 驅 動 設 計 除 錯 方 案... 8 c. Tektronix 伺 服 數 控 產 業 測 試 方 案 d. Tektronix 交 換 式 電 源 供 應 器 測 試 方 案 e. Tektronix 消 費 性 電 子 產 品 節 能 設 計 應 用 第 二 章 電 力 電 子 測 試 技 術 與 應 用 技 巧 a. 浮 動 和 隔 離 通 道 示 波 器 b. 電 源 量 測 和 分 析 入 門 手 冊 c. 差 動 量 測 與 差 動 式 探 棒 d. 電 流 探 棒 使 用 技 巧 e. 電 源 供 應 器 漣 波 量 測 技 巧 f. 待 機 和 洩 漏 電 流 測 試 第 三 章 產 業 培 訓 講 義 a. 交 換 式 電 源 供 應 器 的 量 測 與 驗 證 b. LED 照 明 驅 動 量 測 技 術 c. Tektronix 變 頻 器 測 試 方 案 d. 大 功 率 逆 變 器 的 測 試 技 術 第 四 章 Tektronix 測 試 選 購 指 南 a. 示 波 器 及 探 棒 選 購 指 南 b. Tektronix 高 壓 探 棒 c. Tektronix 高 壓 差 動 式 探 棒 d. Tektronix 電 流 探 棒 資 料 第 五 章 其 他 Tektronix 測 試 儀 器 方 案 介 紹 a. MDO4000 系 列 混 合 域 示 波 器 b. DMM4000 系 列 數 位 萬 用 電 錶 c. AFG3000 系 列 任 意 波 形 / 函 數 產 生 器 d. FCA/MCA3000 系 列 e. PWS4000/2000 系 列 可 程 式 直 流 電 源 供 應 器

4 第 一 章 現 代 電 子 電 力 產 業 應 用 方 案 4

5 Tektronix LED 照 明 驅 動 測 試 解 決 方 案 LED ( 發 光 二 極 體 ) 照 明 是 目 前 高 速 發 展 的 新 型 產 業, LED 照 明 具 有 節 能 環 保 長 壽 命 易 控 制 免 維 護 等 特 性, 越 來 越 受 到 市 場 的 喜 愛 眾 多 國 家 已 經 制 定 政 策, 計 畫 在 數 年 內 採 用 LED 照 明 技 術 替 代 白 熾 燈 隨 著 LED 半 導 體 技 術 的 發 展,LED 的 發 光 亮 度 更 高, 價 格 更 低, LED 照 明 的 普 及 時 代 已 經 到 來 LED 照 明 驅 動 面 臨 的 設 計 要 求 LED 本 質 上 是 電 流 驅 動 裝 置, 發 光 強 度 和 顏 色 都 與 驅 動 電 流 有 關 恆 流 驅 動 電 源 供 應 器 是 理 想 的 LED 驅 動 電 源 供 應 器, 但 出 於 成 本 考 量, 對 於 發 光 品 質 要 求 不 高 的 場 合, 也 使 用 部 分 恆 壓 驅 動 電 源 供 應 器 LED 的 光 電 轉 換 效 率 很 高, 但 驅 動 電 源 供 應 器 的 效 率 參 差 不 齊, 在 整 體 上 制 約 著 LED 照 明 系 統 的 整 體 效 率, 使 LED 照 明 系 統 的 節 能 特 性 難 以 充 分 發 揮 隨 著 社 會 對 供 電 品 質 的 要 求 不 斷 提 高, 人 們 越 來 越 關 注 用 電 設 備 帶 來 的 電 源 品 質 和 諧 波 問 題 如 歐 盟 已 經 發 佈 標 準, 規 定 功 率 大 於 25W 的 電 源 裝 置 必 須 具 備 功 率 因 數 校 正 電 路 輸 入 電 源 品 質 測 試 量 測 驅 動 電 源 供 應 器 的 輸 入 功 率 功 率 因 數 和 諧 波 有 很 多 方 法, 使 用 具 有 電 源 分 析 功 能 的 Tektronix 示 波 器 產 品 可 以 輕 鬆 完 成 這 些 電 源 品 質 量 測 使 用 1 個 通 道 量 測 輸 入 電 壓,1 個 通 道 量 測 輸 入 電 流, 搭 配 示 波 器 內 建 的 電 源 分 析 軟 體, 所 有 的 電 源 品 質 相 關 參 數 可 以 直 接 顯 示 在 螢 幕 上 驅 動 電 源 供 應 器 效 率 提 升 與 測 試 評 估 LED 照 明 系 統 效 率 的 關 鍵 在 驅 動 電 源 供 應 器, 低 效 率 的 驅 動 電 源 供 應 器 將 導 致 整 個 照 明 系 統 的 效 率 不 高, 難 以 發 揮 LED 照 明 高 效 率 的 特 性 而 驅 動 電 源 供 應 器 效 率 和 電 源 供 應 器 內 部 切 換 損 耗 直 接 相 關, 在 切 換 裝 置 損 失 的 能 量 會 轉 化 為 熱 量 聚 集 在 電 源 供 應 器 內, 因 此 降 低 電 源 裝 置 的 損 耗 不 但 是 提 高 電 源 供 應 器 效 率 的 要 求, 也 圖 1. 電 源 品 質 參 數 測 試 是 提 高 系 統 熱 穩 定 性 和 可 靠 性 的 關 鍵 因 素 量 測 電 源 裝 置 的 切 換 損 耗 並 不 容 易, 因 為 裝 置 在 開 啟 和 關 閉 工 作 狀 態 下 的 電 壓 振 幅 相 差 巨 大, 一 般 的 示 波 器 產 品 無 法 在 如 此 大 的 動 態 範 圍 準 確 量 測 開 啟 狀 態 下 的 微 小 電 壓, 傳 導 損 耗 無 從 量 測 對 於 高 速 切 換 的 電 源 裝 置, 只 能 透 過 電 壓 和 電 流 相 乘 得 到 暫 態 功 率 的 辦 法 計 算 功 率 這 時 電 壓 和 電 流 必 須 是 同 一 時 間 的 波 形, 否 則 誤 差 巨 大 但 電 壓 探 棒 和 電 流 探 棒 的 原 理 和 結 構 不 同, 對 於 高 速 切 換 訊 號 的 時 間 延 遲 也 不 同, 如 果 不 能 準 確 地 校 正 這 一 時 間 偏 差, 示 波 器 的 量 測 結 果 是 不 可 信 的 Tektronix 的 示 波 器 功 率 量 測 方 案 具 有 強 大 的 探 棒 校 驗 功 能, 可 完 全 消 除 時 間 延 遲 誤 差 ( 請 參 閱 相 關 的 應 用 摘 要 內 容 ) 使 用 Tektronix 高 壓 差 動 式 探 棒 量 測 MOSFET 的 Vds, 同 時 用 電 流 探 棒 量 測 Ids, 即 可 得 到 MOSFET 切 換 過 程 的 暫 態 功 率 波 形 透 過 相 關 的 參 數 設 定 得 到 穩 定 的 週 期 訊 號 顯 示 後,Tektronix 電 源 分 析 軟 體 可 以 直 接 提 供 開 啟 關 閉 傳 導 等 各 時 間 段 的 功 率 和 能 量 損 耗 值 獨 家 波 形 搜 尋 功 能, 讓 您 更 輕 鬆 找 到 電 源 或 負 載 變 化 時 最 大 損 耗 時 間 點 Tektronix LED 照 明 驅 動 測 試 解 決 方 案 5

6 第 一 章 : 現 代 電 子 電 力 產 業 應 用 方 案 圖 2. MOSFET 切 換 損 耗 測 試 輸 出 漣 波 測 試 輸 出 漣 波 會 影 響 LED 的 光 輸 出 效 果 但 減 小 漣 波 需 要 使 用 更 高 品 質 和 容 量 的 電 容 為 提 高 電 源 供 應 器 整 體 的 使 用 壽 命, 設 計 師 往 往 傾 向 於 採 用 無 電 容 方 案 工 程 師 必 須 在 輸 出 漣 波 規 格 上 確 定 折 中 方 案 因 此 準 確 地 量 測 漣 波 就 顯 得 十 分 重 要 Tektronix 示 波 器 電 源 測 試 方 案 中 具 有 漣 波 量 測 功 能, 可 以 一 鍵 完 成 漣 波 參 數 的 量 測 正 如 前 面 提 到 過 的,LED 是 恆 流 驅 動 裝 置, 高 品 質 的 驅 動 電 源 供 應 器 需 要 有 很 好 的 電 流 漣 波 規 格 頻 寬 高 達 120 MHz 的 Tektronix 電 流 探 棒 可 以 保 證 使 用 者 準 確 地 測 試 出 輸 出 電 流 中 的 各 種 頻 率 漣 波, 不 會 遺 漏 高 頻 分 量 此 外, 如 果 工 程 師 希 望 透 過 簡 單 的 數 位 電 錶 來 完 成 這 項 任 務, 那 麼 Tektronix 數 位 萬 用 電 錶 的 雙 參 數 量 測 功 能 可 以 輕 鬆 幫 您 達 成 在 量 測 直 流 電 壓 和 電 流 的 同 時, DMM4000 系 列 數 位 萬 用 電 錶 可 以 同 時 顯 示 交 流 電 壓 或 電 流 分 量 圖 3. 輸 出 漣 波 測 試 圖 4. 使 用 DMM4000 數 位 萬 用 電 錶 的 雙 參 數 量 測 功 能 測 試 漣 波 準 確 量 測 輸 出 功 率 輸 出 漣 波 帶 來 的 另 外 一 個 問 題 是 對 輸 出 功 率 量 測 的 影 響 傳 統 的 功 率 量 測 採 用 下 面 的 公 式 量 測 功 率 P = V rms X I rms X Cosφ 由 於 LED 驅 動 電 源 供 應 器 的 輸 出 具 有 大 量 的 漣 波, 普 通 的 功 率 錶 的 頻 寬 是 有 幾 KHz, 對 輸 出 中 的 高 頻 訊 號 會 有 很 大 的 衰 減, 遺 漏 這 部 分 的 高 頻 分 量, 會 造 成 實 際 量 測 結 果 偏 低 採 用 示 波 器 暫 態 功 率 積 分 的 方 法 計 算 功 率, 可 以 有 效 地 避 免 這 些 問 題, 輕 鬆 獲 得 準 確 的 功 率 值 6

7 第 一 章 : 現 代 電 子 電 力 產 業 應 用 方 案 圖 5. 示 波 器 使 用 暫 態 功 率 積 分 法 量 測 輸 出 功 率 圖 6. AFG3000 的 PWM 訊 號 輸 出 功 能 調 光 電 路 的 設 計 與 測 試 調 光 功 能 是 高 階 LED 照 明 產 品 需 要 的 功 能, 也 是 LED 照 明 進 入 家 庭 照 明 的 必 要 條 件 LED 調 光 的 最 新 技 術 是 PWM 調 光 技 術 透 過 產 生 不 同 脈 波 寬 度 的 PWM 訊 號, 控 制 電 源 裝 置 的 開 啟 和 關 閉 的 比 例, 從 而 達 到 調 整 輸 出 光 通 量 的 目 的 相 較 於 其 他 調 光 方 式,PWM 調 光 不 改 變 總 結 LED 照 明 是 綠 色 環 保 產 業, 市 場 需 求 和 國 家 政 策 的 雙 重 推 動 必 將 帶 來 LED 產 業 的 高 速 發 展 工 程 師 面 臨 了 縮 短 開 發 時 間 和 降 低 設 計 成 本 的 壓 力,Tektronix LED 照 明 驅 動 測 試 方 案 能 夠 提 高 測 試 效 率 增 加 測 試 準 確 度, 幫 助 工 程 師 輕 鬆 完 成 開 發 測 試 LED 流 過 的 電 流 大 小, 燈 具 不 會 出 現 偏 色, 也 避 免 了 電 阻 調 光 帶 來 的 能 量 損 失, 保 持 了 LED 照 明 的 高 效 率 Tektronix AFG3000 任 意 波 形 產 生 器 可 以 輕 鬆 完 成 PWM 訊 號 的 輸 出, 使 用 者 可 以 任 意 改 變 PWM 變 化 的 形 式 脈 波 寬 度 輸 出 的 比 例 以 及 變 化, 只 需 在 面 板 上 按 一 個 鍵, 即 可 完 成 所 有 的 操 作 產 生 器 內 建 的 阻 抗 調 整 功 能 可 以 適 應 更 多 的 電 路 需 要 配 置 方 案 Tektronix LED 測 試 建 議 方 案 示 波 器 探 棒 數 位 萬 用 電 錶 任 意 波 形 產 生 器 桌 上 型 電 源 供 應 器 軟 體 DPO4000B/3000 數 位 螢 光 示 波 器 + DPOxPWR 功 率 分 析 模 組 TMDP0200 高 壓 差 動 式 探 棒 + TCP0030 電 流 探 棒 DMM 位 桌 上 型 數 位 萬 用 電 錶 AFG3022B 任 意 波 形 產 生 器 PWS4323 系 列 桌 上 型 可 程 式 電 源 供 應 器 SignalExpress 儀 器 控 制 和 資 料 擷 取 軟 體 特 性 : 電 源 品 質 切 換 損 耗 諧 波 安 全 工 作 區 調 變 漣 波 和 轉 換 率 的 自 動 量 測 ; 自 動 校 驗 探 棒 偏 差, 保 證 測 試 準 確 度 輕 鬆 產 生 PWM 訊 號, 完 成 調 光 電 路 設 計 基 本 測 試 方 案 示 波 器 探 棒 萬 用 電 錶 訊 號 產 生 器 桌 上 型 電 源 供 應 器 TPS2012B P5201 高 壓 差 動 式 探 棒 + A622 電 流 探 棒 3.5 位 /4.5 位 Fluke 手 持 式 萬 用 電 錶 AFG3021B PWS2323 桌 上 型 電 源 供 應 器 特 性 : 達 成 基 本 測 試, 全 部 工 作 手 動 完 成, 成 本 低 Tektronix LED 照 明 驅 動 測 試 解 決 方 案 7

8 Tektronix 變 頻 驅 動 設 計 除 錯 方 案 變 頻 驅 動 技 術 已 經 廣 泛 地 應 用 在 工 業 生 產 和 日 常 生 活 的 各 個 領 域, 從 冶 金 石 化 紡 織 產 業, 到 冰 箱 空 調 和 洗 衣 機, 變 頻 器 在 我 們 身 邊 幾 乎 無 處 不 在 隨 著 節 能 減 碳 要 求 的 不 斷 提 高, 市 場 需 要 變 頻 驅 動 設 備 廠 商 生 產 出 更 加 高 效 節 能 調 速 效 能 更 優 秀 更 加 智 慧 的 產 品 大 容 量 高 效 率 高 可 靠 和 智 慧 化 已 經 成 為 變 頻 器 市 場 的 發 展 方 向 作 為 變 頻 驅 動 裝 置 的 開 發 設 計 人 員, 工 程 師 需 要 一 套 完 善 的 工 具, 在 設 計 開 發 的 各 個 階 段, 除 錯 和 驗 證 電 路 設 計 特 別 是 隨 著 匯 流 排 技 術 的 發 展 和 智 慧 化 要 求 的 不 斷 提 高, 密 切 跟 隨 負 載 變 化 的 快 速 回 應 功 能 和 工 業 匯 流 排 控 制 功 能, 成 為 變 頻 器 設 計 的 一 個 重 要 部 分 在 眾 多 的 除 錯 工 具 和 方 案 中,Tektronix 以 示 波 器 為 核 心 的 綜 合 除 錯 方 案 發 揮 著 重 要 作 用 電 源 品 質 和 切 換 損 耗 分 析 變 頻 器 是 能 量 轉 換 和 驅 動 裝 置, 對 變 頻 器 功 率 和 效 率 量 測 是 不 可 缺 少 的 在 電 氣 效 率 方 面, 一 個 重 要 的 影 響 因 素 是 IGBT 本 身 的 損 耗 影 響 Tektronix 示 波 器 具 有 功 率 量 測 和 損 耗 量 測 的 功 能, 搭 配 業 界 規 格 最 優 秀 的 Tektronix 高 壓 差 動 式 探 棒 和 電 流 探 棒 使 用, 可 以 準 確 量 測 輸 入 或 輸 出 功 率, 以 及 IGBT 的 損 耗 情 形 如 果 選 購 Tektronix 功 率 分 析 模 組, 更 可 以 將 這 些 操 作 簡 化 到 按 幾 個 鍵 即 可 得 到 測 試 結 果 主 要 測 試 內 容 包 括 : 實 功 率 虛 功 率 視 在 功 率 功 率 因 素 相 角 IEC61000 規 定 的 諧 波 測 試 切 換 損 耗 安 全 工 作 區, 以 及 dv/dt di/dt 結 果 整 流 電 路 濾 波 電 路 制 動 電 路 逆 變 電 路 電 源 供 應 器 馬 達 圖 1. 變 頻 器 驅 動 電 路 方 塊 圖 圖 2. 電 源 品 質 參 數 量 測 8

9 第 一 章 : 現 代 電 子 電 力 產 業 應 用 方 案 圖 3. 電 流 諧 波 分 析 圖 4. 儲 能 電 容 的 漣 波 量 測 電 容 器 選 擇 與 漣 波 量 測 很 多 變 頻 裝 置 的 中 間 儲 能 環 節 使 用 的 是 電 容 器, 對 於 電 解 電 容 器 來 說, 溫 升 是 影 響 使 用 壽 命 的 一 個 重 要 因 素, 而 溫 升 和 電 容 器 的 電 流 漣 波 有 效 值 的 平 方 成 正 比, 因 此 準 確 量 測 並 減 小 電 流 的 漣 波 十 分 重 要 Tektronix 示 波 器 擁 有 業 界 最 優 秀 的 電 流 探 棒, 擁 有 高 達 120 MHz 頻 寬, 可 以 準 確 量 測 低 達 1 ma 的 漣 波, 使 用 者 可 以 完 全 信 賴 量 測 結 果 SPWM 訊 號 測 試 SPWM 調 變 訊 號 是 設 計 人 員 必 須 觀 測 的 訊 號, 工 程 師 需 要 偵 測 實 際 輸 出 的 PWM 電 壓 訊 號 的 基 波 頻 率 波 形 和 有 效 值 是 否 正 確 透 過 Tektronix 獨 有 的 FilterVu 功 能 或 趨 勢 量 測 功 能, 設 計 人 員 可 以 輕 鬆 看 到 輸 出 訊 號 的 實 際 基 波 形 狀 這 與 其 他 公 司 透 過 增 加 濾 波 器 的 方 式 不 同, 不 會 帶 來 其 他 的 相 位 偏 移 問 題 變 頻 驅 動 系 統 的 現 場 除 錯 變 頻 器 在 實 際 使 用 時, 常 常 需 要 根 據 實 際 情 況 調 整 參 數 設 定, 特 別 是 大 功 率 的 馬 達 驅 動 系 統, 由 於 驅 動 裝 置 功 率 大 電 壓 高, 驅 動 裝 置 與 馬 達 之 間 距 離 較 遠, 需 要 補 償 傳 輸 線 帶 來 的 影 響 如 果 補 償 措 施 不 當, 會 造 成 馬 達 端 的 過 電 壓 ; 此 外 供 電 系 統 的 電 壓 波 動 還 有 可 能 造 成 系 統 脫 扣 問 題 圖 5. 驅 動 輸 出 電 壓 訊 號 SPWM 基 波 測 試 解 決 這 些 問 題 示 波 器 無 疑 是 最 佳 選 擇, 但 傳 統 的 示 波 器 和 普 通 示 波 器 往 往 不 能 有 效 地 完 成 首 先 示 波 器 雖 然 能 夠 使 用 電 池 供 電 來 進 行 浮 動 量 測, 但 有 限 的 記 憶 體 長 度 無 法 準 確 地 擷 取 一 個 功 率 頻 率 週 期 的 全 部 訊 號 雖 然 有 些 示 波 器 也 標 榜 具 有 較 長 的 記 憶 體 長 度, 但 由 於 記 憶 體 重 複 使 用 和 波 形 管 理 的 問 題, 實 際 使 用 時 不 是 無 法 擷 取 預 期 長 度 的 波 形, 就 是 在 眾 多 的 波 形 中 無 法 發 現 工 程 師 感 興 趣 的 波 形 點 Tektronix 的 MSO/DPO4000B 示 波 器 擁 有 每 通 道 獨 立 的 高 達 20 M 的 記 憶 體, 獨 特 的 波 形 瀏 覽 功 能 可 以 快 速 的 定 位 過 電 壓 位 置 Tektronix 變 頻 驅 動 設 計 除 錯 方 案 9

10 第 一 章 : 現 代 電 子 電 力 產 業 應 用 方 案 圖 6. 馬 達 驅 動 系 統 驅 動 電 壓 的 過 電 壓 突 波 擷 取 與 分 析 圖 7. RS485 匯 流 排 的 觸 發 和 解 碼 通 訊 串 列 匯 流 排 解 碼 目 前 很 多 變 頻 器 與 上 位 機 的 通 訊 是 使 用 RS485 匯 流 排 或 CAN 匯 流 排 達 成 Tektronix 的 MSO/DPO 系 列 示 波 器 具 有 串 列 匯 流 排 的 解 碼 和 觸 發 功 能, 也 就 是 說 可 以 使 用 一 個 匯 流 排 傳 輸 的 資 料 作 為 觸 發 條 件, 查 看 命 令 發 出 之 前 和 之 後 系 統 的 驅 動 變 化 過 程 控 制 系 統 除 錯 現 在 的 變 頻 裝 置 內 部 廣 泛 地 使 用 了 大 量 工 業 匯 流 排 和 感 測 器, 變 頻 器 設 計 已 經 不 再 是 簡 單 的 功 率 輸 入 輸 出 電 路 的 偵 測 工 程 師 需 要 在 系 統 級 上 全 面 地 觀 測 整 個 系 統 的 工 作 狀 態 如 當 上 位 機 發 送 一 個 速 度 設 定 命 令 後, 裝 置 是 如 何 反 應 的? 經 過 多 長 的 時 間, 輸 出 訊 號 達 到 了 設 定 條 件? 當 變 頻 器 中 的 某 一 個 溫 度 感 測 器 發 出 警 告 後, 系 統 如 何 判 斷 實 際 發 生 了 什 麼 問 題? 系 統 如 何 回 應? 這 些 問 題 在 一 定 程 度 上 可 以 使 用 軟 體 摸 擬 的 辦 法 除 錯 但 工 程 師 都 知 道 軟 體 除 錯 和 實 際 的 硬 體 工 作 是 有 區 別 的, 特 別 是 當 系 統 出 現 一 些 預 料 之 外 的 問 題 時 下 面 將 透 過 控 制 系 統 的 實 例 加 以 說 明 圖 8. 控 制 系 統 方 塊 圖 如 圖 8 所 示, 這 是 一 個 空 調 系 統 的 溫 度 控 制 部 分, 溫 度 訊 號 透 過 多 個 溫 度 感 測 器 進 入 MUX 多 工 器, 之 後 完 成 A/D 轉 換, 傳 送 到 FPGA MUX 與 FPGA 之 間 由 SPI 匯 流 排 控 制 微 控 制 器 透 過 I 2 C 匯 流 排 控 制 FPGA 和 LCD 控 制 器, 以 顯 示 實 際 溫 度 FPGA 輸 出 3 路 並 列 匯 流 排, 到 狀 態 指 示 燈 LED 如 需 溫 度 調 整, 則 透 過 其 他 匯 流 排 控 制 空 調 系 統 的 變 頻 驅 動 馬 達 10

11 第 一 章 : 現 代 電 子 電 力 產 業 應 用 方 案 圖 9. #7error 故 障 和 測 試 連 接 工 程 師 遇 到 的 問 題 是 : 系 統 加 電 後, 狀 態 指 示 燈 全 部 亮 起 警 告, 也 就 是 顯 示 111, 因 為 111 代 表 二 進 位 數 字 的 7, 我 們 稱 之 為 #7 故 障 為 全 面 瞭 解 系 統 到 底 出 現 了 什 麼 問 題, 我 們 將 外 部 感 測 器 所 感 應 到 的 類 比 訊 號 MUX OUT 輸 出 I 2 C 匯 流 排 訊 號 SPI 匯 流 排 訊 號 和 3 路 並 列 匯 流 排 訊 號, 同 時 載 入 Tektronix 的 MSO4000 系 列 混 合 訊 號 示 波 器, 進 行 系 統 級 分 析 當 LED 顯 示 111 時, 並 列 匯 流 排 上 傳 輸 的 資 料 應 當 為 7, 我 們 將 它 作 為 觸 發 條 件 進 行 訊 號 擷 取 我 們 發 現 當 出 現 7 時,MUXOUT 訊 號 中 有 一 個 亮 白 色 的 垂 直 條 Tektronix 示 波 器 顯 示 方 面 的 特 色 是 : 有 亮 白 色 代 表 其 中 還 有 細 節 展 示 出 來, 可 以 放 大 顯 示 展 開 後 發 現 有 一 個 數 位 突 波 MUXOUT 是 外 部 溫 度 感 測 器 訊 號, 對 應 此 時 的 感 測 器 訊 號, 沒 有 發 現 類 似 的 突 波 而 對 應 這 一 上 升 突 波, 在 之 後 一 定 時 間 還 有 一 個 負 向 突 波 由 此 我 們 懷 疑 這 個 突 波 可 能 與 臨 近 電 路 的 串 音 有 關 我 們 存 取 附 近 的 Xtalk 訊 號, 發 現 正 是 這 個 訊 號 的 快 速 變 化, 在 MUXOUT 電 路 中 感 應 到 串 音, 造 成 系 統 出 現 #7 錯 誤 修 改 PCB 佈 線 後 問 題 解 決 圖 10. 發 現 7 前 面 的 白 邊 圖 11. 發 現 串 音 脈 衝 上 升 邊 緣 感 應 的 正 向 突 波 和 下 降 邊 緣 感 應 的 負 向 突 波 透 過 上 面 的 例 子 我 們 可 以 看 出, 當 前 的 變 頻 器 設 計 已 經 不 再 局 限 於 功 率 電 路 的 設 計 和 除 錯 功 率 效 率 損 耗 漣 波 以 及 系 統 分 析 都 是 工 程 師 面 臨 的 挑 戰 Tektronix DPO/MSO 系 列 混 合 訊 號 示 波 器 可 以 將 電 力 電 子 分 析 功 能 和 匯 流 排 分 析 以 及 混 合 訊 號 分 析 功 能 集 於 一 身, 配 合 Tektronix 優 質 探 棒, 幫 助 開 發 人 員 輕 鬆 完 成 設 計 和 除 錯 工 作, 大 幅 提 高 工 作 效 率 Tektronix 變 頻 驅 動 設 計 除 錯 方 案 11

12 第 一 章 : 現 代 電 子 電 力 產 業 應 用 方 案 Tektronix 建 議 測 試 方 案 變 頻 驅 動 裝 置 設 計 驗 證 建 議 方 案 示 波 器 MSO/DPO4000B/3000 數 位 螢 光 示 波 器 +DPOxPWR 功 率 分 析 模 組 +COMP/EMBD/AUTO 匯 流 排 分 析 模 組 ( 視 使 用 的 匯 流 排 類 型 而 定 ) * 如 沒 有 並 列 匯 流 排 測 試 需 求 且 同 時 解 碼 的 串 列 匯 流 排 不 超 過 2 個, 可 以 選 擇 DPO 系 列 示 波 器 探 棒 TMDP0200 高 壓 差 動 式 探 棒 +TCP0030 電 流 探 棒 ( 低 壓 690V 以 下 小 功 率 系 統 ) THDP0100 高 壓 差 動 式 探 棒 +TCP0150 電 流 探 棒 ( 中 壓 690V-1500V 系 統 ) THDP0200 高 壓 差 動 式 探 棒 +TCPA XL 電 流 探 棒 ( 高 壓 大 功 率 系 統 ) 任 意 波 形 產 生 器 數 位 萬 用 電 錶 軟 體 AFG3022B 任 意 波 形 產 生 器 產 生 PWM 閘 控 驅 動 訊 號 如 驅 動 訊 號 振 幅 要 求 超 過 10 V, 可 以 選 擇 AFG3011 高 驅 動 電 壓 型 號 DMM 位 桌 上 型 數 位 萬 用 電 錶 SignalExpress 儀 器 控 制 和 資 料 擷 取 軟 體 特 性 電 源 品 質 切 換 損 耗 諧 波 安 全 工 作 區 PWM 調 變 漣 波 和 轉 換 率 的 自 動 量 測 ; 驅 動 電 壓 訊 號 突 波 擷 取 和 分 析 ; 工 業 控 制 匯 流 排 分 析 解 碼 和 觸 發 ; 驅 動 板 所 需 PWM 訊 號 類 比 發 生 基 本 測 試 方 案 示 波 器 探 棒 訊 號 產 生 器 萬 用 電 錶 特 性 現 場 測 試 方 案 示 波 器 探 棒 特 性 MSO/DPO2000 示 波 器 P5201 高 壓 差 動 式 探 棒 +A622 電 流 探 棒 ( 低 壓 系 統, 其 他 電 壓 等 級 裝 置 請 參 閱 Tektronix 探 棒 選 購 表 ) AFG3021B 3.5 位 /4.5 位 Fluke 手 持 式 萬 用 電 錶 達 成 基 本 測 試, 全 部 工 作 手 動 完 成, 成 本 低 THS3000 手 持 式 示 波 器 P5122 單 端 高 壓 探 棒 A622/A621 電 流 探 棒 電 池 供 電 7 小 時, 直 接 進 行 現 場 浮 動 測 試 12

13 Tektronix 伺 服 數 控 產 業 測 試 方 案 需 求 與 現 狀 隨 著 工 業 生 產 自 動 化 程 度 的 提 高, 越 來 越 多 的 機 械 設 備 和 運 動 系 統 需 要 準 確 的 速 度 位 置 控 制 在 新 設 備 研 發 和 現 有 設 備 的 技 術 改 造 中, 大 量 使 用 變 頻 調 速 和 伺 服 數 控 系 統 運 動 控 制 成 為 當 今 自 動 化 領 域 的 熱 點 之 一 從 控 制 原 理 上 看, 不 論 是 簡 單 的 步 進 馬 達 控 制, 還 是 對 直 流 無 刷 或 交 流 伺 服 馬 達 的 控 制, 都 是 透 過 控 制 電 路 產 生 特 有 規 律 的 驅 動 脈 衝, 控 制 驅 動 器 中 的 IGBT 等 裝 置 產 生 馬 達 的 驅 動 訊 號 對 於 設 計 人 員 來 說, 驗 證 通 過 控 制 演 算 法 產 生 的 驅 動 脈 衝 是 否 符 合 控 制 要 求, 是 一 項 非 常 重 要 的 工 作 此 外,IGBT 驅 動 訊 號 必 須 滿 足 同 一 橋 臂 上 的 兩 個 驅 動 脈 衝, 不 能 重 疊 而 且 保 證 有 一 定 的 死 區 間 隔 的 要 求 ( 否 則 會 造 成 橋 臂 短 路 ) 這 些 問 題 如 果 不 做 檢 查 驗 證, 可 能 會 出 現 驅 動 電 路 燒 毀 的 嚴 重 故 障 作 為 控 制 單 元, 控 制 板 卡 需 要 和 設 備 中 的 各 種 感 測 器 和 上 位 機 通 訊 板 卡 中 的 各 種 I/O 介 面 需 要 驗 證 工 作 的 可 靠 性 對 於 工 控 領 域 至 今 廣 泛 使 用 的 RS485/422/232 匯 流 排, 工 程 師 一 直 以 來 缺 少 得 力 的 工 具 快 速 地 完 成 除 錯 工 作 大 量 的 手 動 解 碼, 不 但 花 費 大 量 設 計 時 間, 還 不 能 有 針 對 性 地 擷 取 和 分 析 特 定 命 令 下 的 執 行 反 饋 自 動 化 產 業 的 設 計 人 員 需 要 更 方 便 快 捷 的 除 錯 工 具 解 決 方 案 Tektronix 的 DPO/MSO 系 列 示 波 器 擁 有 獨 特 的 波 形 搜 尋 能 力, 可 以 透 過 使 用 者 設 定 的 條 件, 自 動 找 到 一 段 時 間 內 驅 動 脈 衝 的 錯 誤 狀 態, 如 橋 臂 短 路 和 死 區 時 間 不 足 等 如 圖 2 所 示, 透 過 設 定 建 立 保 持 時 間 搜 尋 條 件, 示 波 器 自 動 將 距 離 過 近 或 重 疊 的 驅 動 脈 衝 組 標 記 出 來 使 用 此 功 能, 可 以 從 控 制 電 路 的 設 計 初 期 即 保 證 電 路 的 安 全 性, 確 保 系 統 的 安 全 穩 定 工 作 圖 1. 典 型 的 伺 服 控 制 電 路 圖 2. 波 形 搜 尋 功 能 自 動 找 到 死 區 時 間 不 足 的 同 一 橋 臂 驅 動 脈 衝 組 Tektronix 伺 服 數 控 產 業 測 試 方 案 13

14 第 一 章 : 現 代 電 子 電 力 產 業 應 用 方 案 圖 3. SVPWM 調 變 控 制 下 的 輕 載 狀 態 電 流 波 形 圖 5. 黃 色 感 測 器 的 類 比 訊 號 和 A/D 變 換 後 的 6 位 數 位 訊 號 以 及 轉 換 後 的 16 進 位 資 料 圖 4. 黃 色 的 RS232 波 形 自 動 解 碼, 同 時 測 試 到 一 組 時 脈 訊 號 伺 服 驅 動 系 統 根 據 伺 服 和 調 速 要 求, 改 變 驅 動 脈 衝 的 脈 衝 寬 度 和 變 化 規 律, 使 系 統 的 執 行 機 構, 按 照 設 定 的 模 式 改 變 驅 動 電 流 的 大 小 和 波 形 Tektronix 示 波 器 獨 有 的 趨 勢 分 析 和 可 變 低 通 濾 波 功 能, 可 以 準 確 地 量 測 出 驅 動 電 流 或 驅 動 電 壓 的 PWM 變 化 規 律, 幫 助 工 程 師 除 錯 參 數 或 改 進 設 計 各 種 RS485/232 或 CAN 匯 流 排 介 面 電 路 的 除 錯, 可 以 使 用 Tektronix 示 波 器 外 加 COMP 或 AUTO 串 列 匯 流 排 分 析 模 組 輕 鬆 完 成 DPO/MSO 系 列 示 波 器 不 但 能 夠 自 動 解 碼, 以 二 進 位 十 六 進 位 或 ASCII 碼 顯 示 匯 流 排 傳 輸 資 訊, 還 可 以 根 據 使 用 者 設 定 的 分 隔 符 號, 將 資 料 顯 示 成 分 組 的 命 令 資 訊, 與 使 用 者 的 編 程 語 句 十 分 接 近 這 些 資 料 可 以 透 過 資 料 表 的 方 式 保 存 下 來, 方 便 工 程 師 和 編 程 人 員 商 討 故 障 的 真 正 原 因 匯 流 排 觸 發 功 能 可 以 使 工 程 師 擷 取 某 一 命 令 發 出 後 的 系 統 執 行 情 況 的 全 部 資 訊 多 通 道 的 DPO/MSO 示 波 器 更 可 以 在 除 錯 一 種 匯 流 排 時, 同 時 觀 測 發 生 的 其 他 訊 號 或 匯 流 排 的 資 料, 真 正 做 到 了 系 統 級 的 分 析 在 控 制 板 卡 中 有 大 量 的 感 測 器 輸 入 電 路 Tektronix 示 波 器 的 混 合 訊 號 除 錯 功 能 方 便 工 程 師 除 錯 各 種 A/D D/A 電 路, 如 溫 度 感 測 器 電 流 取 樣 感 測 器 這 樣 的 系 統 偵 測 和 保 護 訊 號, 以 及 位 置 和 速 度 控 制 的 旋 轉 變 壓 器 編 碼 器 或 光 柵 尺 的 輸 出 訊 號 對 於 各 種 開 關 量 和 並 列 匯 流 排 資 料, 同 樣 可 以 輕 鬆 處 理 14

15 第 一 章 : 現 代 電 子 電 力 產 業 應 用 方 案 典 型 配 置 Tektronix 建 議 方 案 示 波 器 MSO4000B/3000 數 位 螢 光 示 波 器 COMP/EMBD/AUTO 匯 流 排 分 析 模 組 ( 視 使 用 的 匯 流 排 類 型 而 定 ) 探 棒 TMDP0200 高 壓 差 動 式 探 棒 +TCP0030 電 流 探 棒 ( 低 壓 690V 以 下 小 功 率 系 統 ) ( 低 壓 系 統, 其 他 電 壓 等 級 裝 置 請 參 閱 Tektronix 探 棒 選 購 表 ) 桌 上 型 電 源 供 應 器 任 意 波 形 產 生 器 數 位 萬 用 電 錶 基 本 測 試 方 案 PWS4323 系 列 桌 上 型 可 程 式 電 源 供 應 器 AFG3022B 雙 任 意 波 形 產 生 器 產 生 各 類 感 測 器 訊 號 DMM 位 桌 上 型 數 位 萬 用 電 錶 示 波 器 MSO/DPO2000 示 波 器 ( 如 除 錯 並 列 匯 流 排 和 A/D, 可 選 擇 DPO 型 號 ) 探 棒 訊 號 產 生 器 萬 用 電 錶 P5201 高 壓 差 動 式 探 棒 +A622 電 流 探 棒 ( 低 壓 系 統 其 他 電 壓 等 級 裝 置, 請 參 閱 Tektronix 探 棒 選 購 表 ) AFG3021B 3.5 位 /4.5 位 Fluke 手 持 式 萬 用 電 錶 特 性 : 達 成 基 本 測 試, 全 部 工 作 手 動 完 成, 成 本 低 方 案 比 較 Tektronix MSO/DPO 示 波 器 ScopeMeter 其 他 示 波 器 驅 動 脈 衝 故 障 偵 測 有, 可 自 動 搜 尋 並 標 記 無 無 匯 流 排 通 訊 解 碼 和 擷 取 有, 可 解 碼 成 命 令 語 句, 具 有 事 件 表 功 能, 兩 路 以 上 匯 流 排 同 時 解 碼 驅 動 脈 衝 趨 勢 分 析 A/D D/A 電 路 分 析 控 制 板 卡 系 統 級 聯 合 除 錯 啟 動 制 動, 運 行 狀 態 變 化 過 渡 過 程 擷 取 有, 可 透 過 trend 功 能 或 FilterView 達 成 有, 具 有 多 種 顯 示 和 分 析 方 法 (MSO 系 列 ) 有, 用 一 台 示 波 器 在 同 一 個 螢 幕 上 完 成 有,5 M/20 M 每 通 道 的 長 資 料 儲 存 功 能, 保 障 高 準 確 度 的 長 時 間 擷 取 無 無 無 無 無 無 或 有 限 ( 只 能 做 簡 單 解 碼 ), 單 路 無 有 ( 限 混 合 訊 號 示 波 器 ) 無 無 Tektronix 伺 服 數 控 產 業 測 試 方 案 15

16 Tektronix 交 換 式 電 源 供 應 器 測 試 方 案 應 用 摘 要 引 言 電 源 供 應 器 存 在 於 許 多 不 同 的 電 子 裝 置 中, 包 括 兒 童 玩 具 電 腦 和 辦 公 室 設 備 到 工 業 設 備 這 些 電 源 供 應 器 是 用 來 轉 換 電 力 的 形 式, 以 讓 裝 置 正 常 運 作 常 見 的 電 源 供 應 器 為 AC 轉 DC 轉 換 器 或 DC 轉 DC 轉 換 器, 前 者 將 交 流 電 壓 改 變 為 穩 壓 直 流 電 壓, 後 者 將 電 池 電 力 轉 換 為 所 需 的 電 壓 位 準 電 源 供 應 器 的 範 圍, 涵 蓋 傳 統 線 性 供 應 器 到 高 效 率 的 切 換 式 電 源 供 應 器 (SMPS), 後 者 是 專 為 複 雜 的 動 態 作 業 環 境 設 計 裝 置 上 的 電 力 負 載, 在 每 種 情 況 下 會 有 大 幅 變 化, 即 使 是 便 利 型 的 切 換 式 電 源 供 應 器, 也 必 須 能 夠 承 受 遠 超 過 其 平 均 操 作 位 準 的 突 峰 負 載 設 計 電 源 供 應 器 的 工 程 師, 或 是 使 用 電 源 供 應 器 的 系 統, 必 須 瞭 解 其 電 源 供 應 器 在 從 靜 態 到 最 壞 情 況 下 的 反 應 16

17 第 一 章 : 現 代 電 子 電 力 產 業 應 用 方 案 輸 入 濾 波 切 換 裝 置 整 流 器 與 濾 波 器 線 電 壓 V IN V OUT 輸 出 電 壓 電 源 品 質 諧 波 分 析 總 諧 波 失 真 切 換 損 耗 安 全 工 作 區 di/dt dv/dt 控 制 電 路 漣 波 PWM 反 饋 調 變 分 析 圖 1. 使 用 DPOxPWR 功 率 分 析 軟 體 進 行 特 性 分 析 的 SMPS 元 件 在 過 去, 描 述 電 源 供 應 器 的 反 應, 表 示 著 需 使 用 數 位 萬 用 電 錶 量 測 靜 態 電 流 和 電 壓, 並 以 計 算 機 或 電 腦 進 行 艱 深 的 運 算 今 日, 大 部 分 的 工 程 師 偏 好 使 用 示 波 器 來 作 為 功 率 量 測 工 具 本 應 用 摘 要 將 說 明, 使 用 Tektronix MSO/DPO4000 或 MSO/DPO3000 系 列 示 波 器 進 行 常 見 的 切 換 式 電 源 供 應 器 量 測, 如 圖 1 所 示 有 了 選 購 的 功 率 量 測 與 分 析 軟 體 (DPOxPWR), 這 些 示 波 器 便 能 提 供 自 動 化 的 功 率 量 測 功 能, 以 快 速 分 析 並 簡 化 設 定, 並 對 探 棒 進 行 偏 移 校 正, 使 量 測 達 到 最 高 的 準 確 度 電 源 供 應 器 量 測 準 備 動 作 電 源 供 應 器 理 想 上 應 確 實 如 設 計 和 模 型 運 作 但 實 際 上, 元 件 並 不 會 完 全 相 同 ; 負 載 會 變 化 線 路 功 率 可 能 失 真 環 境 變 化 會 改 變 效 能 對 提 高 效 能 改 善 效 率 縮 小 體 積 和 降 低 成 本 的 需 求, 讓 電 源 供 應 器 設 計 變 得 更 為 複 雜 鑑 於 這 些 設 計 挑 戰, 必 須 正 確 設 定 量 測 系 統, 以 精 確 擷 取 波 形 進 行 分 析 及 疑 難 排 除 以 下 為 幾 項 需 考 量 的 重 要 主 題 : 示 波 器 擷 取 模 式 消 除 電 壓 與 電 流 探 棒 間 的 偏 移 消 除 探 棒 偏 移 電 流 探 棒 消 磁 限 頻 濾 波 器 Tektronix 交 換 式 電 源 供 應 器 測 試 方 案 17

18 第 一 章 : 現 代 電 子 電 力 產 業 應 用 方 案 取 樣 模 式 圖 2. 取 樣 模 式 平 均 模 式 圖 3. 平 均 模 式 高 解 析 度 模 式 圖 4. 高 解 析 度 模 式 示 波 器 擷 取 模 式 示 波 器 的 擷 取 模 式, 控 制 著 電 氣 訊 號 取 樣 處 理 和 顯 示 的 方 式 所 產 生 的 波 形 點 為 儲 存 於 記 憶 體 中 的 數 位 值, 並 顯 示 出 來 以 建 構 波 形 大 部 分 示 波 器 支 援 不 同 的 擷 取 模 式, 所 選 擇 的 擷 取 模 式, 可 能 會 影 響 到 功 率 量 測 的 準 確 度 瞭 解 擷 取 模 式 的 運 作 方 式, 以 及 擷 取 模 式 對 波 形 和 確 保 功 率 量 測 的 影 響, 是 非 常 重 要 的 每 部 示 波 器 都 提 供 了 取 樣 模 式, 這 是 最 簡 單 的 擷 取 模 式 如 圖 2 所 示, 示 波 器 在 每 個 波 形 間 隔, 儲 存 一 個 取 樣 點 以 建 立 波 形 點 ( 波 形 間 隔 如 圖 和 4 所 示 ) 對 於 需 要 對 非 重 複 性 訊 號 進 行 多 次 擷 取 的 量 測, 例 如 漣 波 和 雜 訊 分 析, 建 議 採 用 取 樣 模 式 大 部 分 示 波 器 製 造 商 所 提 供 的 另 一 種 擷 取 模 式 為 平 均 模 式 在 平 均 模 式 中, 如 同 取 樣 模 式, 示 波 器 會 在 每 個 波 形 間 隔 儲 存 一 個 取 樣 點 但 是 在 平 均 模 式 中, 還 會 將 連 續 擷 取 產 生 的 對 應 波 形 點 一 起 平 均, 產 生 如 圖 3 所 示 的 最 後 顯 示 波 形 平 均 模 式 可 在 不 損 耗 頻 寬 的 情 況 下 減 少 雜 訊, 但 必 須 是 重 複 性 訊 號 在 進 行 諧 波 分 析 或 電 源 品 質 分 析 量 測 ( 例 如 實 功 率 虛 功 率 和 視 在 功 率 ) 時, 平 均 模 式 特 別 有 用 Tektronix 也 提 供 高 解 析 度 模 式 在 這 個 模 式 中, 會 將 單 次 波 形 間 隔 內 所 產 生 的 多 次 連 續 取 樣 一 起 平 均, 從 單 次 擷 取 產 生 如 圖 4 所 示 的 單 一 波 形 點 這 使 得 頻 寬 和 雜 訊 減 少 了, 而 使 低 速 訊 號 的 垂 直 解 析 度 提 高 在 啟 動 電 源 供 應 器 進 行 調 變 分 析, 並 以 單 次 擷 取 蒐 集 資 料 時, 高 解 析 度 特 別 有 用 高 解 析 度 可 提 高 切 換 損 耗 等 量 測 的 準 確 度, 這 種 量 測 是 以 數 學 計 算 值 等 瞬 間 功 率 為 基 礎 18

19 第 一 章 : 現 代 電 子 電 力 產 業 應 用 方 案 圖 5. 電 壓 與 電 流 探 棒 間 的 預 設 時 脈 偏 移 圖 6. 電 壓 探 棒 與 電 流 探 棒 間 的 時 脈 偏 移 額 定 校 正 消 除 電 壓 與 電 流 探 棒 間 的 偏 移 若 要 使 用 數 位 示 波 器 進 行 功 率 量 測, 必 須 量 測 通 過 待 測 裝 置 的 電 壓 與 電 流 這 項 工 作 需 要 兩 支 不 同 的 探 棒 : 電 壓 探 棒 ( 通 常 是 高 壓 差 動 式 探 棒 ) 與 電 流 探 棒 每 支 電 壓 探 棒 和 電 流 探 棒 都 有 自 己 特 殊 的 傳 輸 延 遲, 這 些 波 形 中 產 生 的 邊 緣, 更 有 可 能 不 會 自 動 對 準 電 流 探 棒 與 電 壓 探 棒 間 的 延 遲 差 異 ( 也 就 是 偏 移 ), 會 導 致 不 準 確 的 振 幅 與 時 序 量 測 由 於 電 力 為 電 壓 與 電 流 的 產 物, 瞭 解 探 棒 的 傳 輸 延 遲 對 最 大 峰 值 功 率 和 區 域 量 測 所 造 成 的 影 響 變 得 更 加 重 要 如 果 電 壓 與 電 流 訊 號 未 完 全 對 齊, 結 果 就 會 不 正 確 Tektronix MSO 和 DPO 系 列 示 波 器 提 供 了 偏 移 校 正 功 能, 可 消 除 探 棒 間 的 偏 移 選 擇 Deskew ( 偏 移 校 正 ) 功 能 表 時, 會 顯 示 資 訊 方 塊, 說 明 探 棒 型 號 額 定 傳 輸 延 遲 各 通 道 建 議 的 偏 移 校 正 和 實 際 的 偏 移 校 正 在 圖 5 中 電 壓 與 電 流 波 形 有 大 約 8 ns 的 偏 移, 一 旁 的 資 訊 方 塊 並 顯 示 出 各 探 棒 的 傳 輸 延 遲 TDP1000 (Tektronix 差 動 式 電 壓 探 棒 ) 具 有 6.5 ns 的 額 定 傳 輸 延 遲,TCP0030 (Tektronix 電 流 探 棒 ) 則 具 有 14.5 ns 的 額 定 傳 輸 延 遲, 兩 者 相 差 8 ns 若 要 校 正 這 些 探 棒 間 的 偏 移, 只 要 選 擇 如 圖 6 所 示 的 Set all deskews to recommended values ( 將 所 有 偏 移 校 正 設 定 為 建 議 值 ) 螢 幕 按 鈕 即 可 選 擇 此 選 項 可 將 探 棒 的 實 際 偏 移 校 正 值, 調 整 為 建 議 的 偏 移 校 正 值 建 議 的 偏 移 校 正 值 是 以 探 棒 的 額 定 傳 輸 延 遲 為 根 據, 這 項 數 值 儲 存 於 探 棒 的 內 部 記 憶 體 中 ( 假 設 探 棒 具 備 TekVPI 功 能, 通 常 支 援 自 動 探 棒 偏 移 校 正 ) Tektronix 交 換 式 電 源 供 應 器 測 試 方 案 19

20 第 一 章 : 現 代 電 子 電 力 產 業 應 用 方 案 圖 7. Tektronix 偏 移 校 正 脈 衝 產 生 器 和 偏 移 校 正 夾 具 圖 8. 手 動 消 除 電 壓 探 棒 與 電 流 探 棒 間 的 時 脈 偏 移 TEK-DPG 為 圖 7 中 所 示 的 功 率 量 測 偏 移 校 正 夾 具 (Tektronix 零 件 編 號 XX), 提 供 了 信 號 源 訊 號 當 探 棒 連 接 到 偏 移 校 正 夾 具 時, 可 手 動 調 整 Actual Deskew ( 實 際 偏 移 校 正 ), 變 更 偏 移 校 正 值, 以 精 確 對 齊 波 形 圖 8 顯 示 TDP1000 探 棒 的 Actual Deskew ( 實 際 偏 移 校 正 ) 值 已 從 6.5 ns 到 7.18 ns 調 整 了 680 ps, 以 達 成 最 高 的 準 確 度 圖 9. 具 消 磁 / 自 動 歸 零 功 能 的 Tektronix TCP0030 AC/DC 電 流 探 棒 選 擇 Set all deskews to recommended values ( 將 所 有 偏 移 校 正 設 定 為 建 議 值 ), 探 棒 的 額 定 傳 輸 延 遲 差 會 非 常 接 近 正 確 的 偏 移 校 正 值, 但 仍 未 能 精 確 地 對 齊 波 形 為 了 精 確 地 對 齊 波 形 以 達 成 最 高 的 量 測 準 確 度, 需 要 TEK-DPG ( 偏 移 校 正 脈 衝 產 生 器 ) 和 偏 移 校 正 夾 具 消 除 探 棒 偏 移 差 動 式 探 棒 往 往 會 有 稍 許 電 壓 偏 移, 這 會 影 響 準 確 度, 因 此 必 須 在 進 行 量 測 前 消 除 偏 移 大 部 分 的 差 動 式 電 壓 探 棒 具 有 內 建 的 DC 偏 移 調 整 控 制, 這 讓 消 除 偏 移 成 為 相 當 簡 單 的 程 序 : 在 進 行 量 測 前, 也 可 能 需 要 調 整 電 流 探 棒 電 流 探 棒 的 偏 移 調 整, 是 將 DC 平 衡 歸 零 為 0 安 培 平 均 值, 或 盡 可 能 接 近 這 個 數 值 TekVPI 功 能 探 棒 ( 例 如 TCP0030 AC/DC 電 流 探 棒 ) 擁 有 內 建 的 自 動 消 磁 / 自 動 歸 零 程 序, 只 要 在 探 棒 補 償 盒 上 按 個 鈕 即 可 執 行 20

21 第 一 章 : 現 代 電 子 電 力 產 業 應 用 方 案 限 頻 濾 波 器 限 制 示 波 器 的 頻 寬, 會 從 顯 示 的 波 形 移 除 雜 訊 或 不 想 要 的 高 頻 內 容, 產 生 更 純 淨 的 訊 號 MSO/DPO 系 列 提 供 內 建 的 限 頻 濾 波 器, 如 圖 10 所 示 在 某 些 情 況 中, 探 棒 也 可 能 配 備 限 頻 濾 波 器 在 使 用 這 些 濾 波 器 時, 使 用 者 應 小 心 注 意, 因 為 n 次 諧 波 中 包 含 的 高 頻 內 容, 可 能 會 在 量 測 中 移 除 例 如, 如 果 量 測 1 MHz 訊 號, 並 評 估 至 第 40 個 諧 波, 至 少 需 要 40 MHz 的 系 統 頻 寬 將 限 頻 濾 波 器 設 定 為 20 MHz ( 如 圖 10 中 範 例 所 示 的 為 可 用 選 項 ), 會 減 少 這 項 量 測 所 需 的 頻 寬 內 容 圖 10. 連 接 TDP1000 的 MSO/DPO4000 系 列 示 波 器 所 提 供 的 限 頻 濾 波 器 消 磁 (Degauss) 電 流 探 棒 應 包 含 簡 易 的 消 磁 功 能 消 磁 可 去 除 變 壓 器 核 心 任 何 殘 留 的 直 流 磁 通, 這 種 直 流 磁 通 可 能 由 大 量 輸 入 電 流 造 成, 這 種 殘 留 磁 通 會 導 致 輸 出 偏 移 錯 誤, 必 須 消 除 以 提 高 量 測 的 準 確 度 Tektronix TekVPI 電 流 探 棒 提 供 消 磁 警 告 指 示 燈, 可 以 警 示 使 用 者 進 行 消 磁 作 業 由 於 電 流 探 棒 可 能 會 有 大 量 的 漂 移 時 間, 影 響 量 測 的 準 確 度, 因 此 消 磁 警 告 指 示 燈 是 非 常 有 用 的 功 能 電 源 供 應 器 量 測 一 旦 正 確 設 定 量 測 系 統, 即 可 開 始 進 行 功 率 量 測 的 工 作 常 見 的 功 率 量 測 可 分 為 三 大 類 : 輸 入 分 析 切 換 裝 置 分 析 與 輸 出 分 析 輸 入 分 析 真 實 世 界 的 電 力 線 從 未 供 應 理 想 的 正 弦 波, 電 力 線 上 永 遠 都 存 在 一 些 失 真 與 雜 質 訊 號 切 換 式 電 源 供 應 器 對 電 源 而 言 是 屬 於 非 線 性 負 載 因 為 這 個 原 因, 電 壓 和 電 流 的 波 形 不 會 一 樣 針 對 部 分 輸 入 週 期 所 描 繪 的 電 流, 導 致 輸 入 電 流 波 形 上 產 生 諧 波 分 析 電 源 供 應 輸 入 的 關 鍵 量 測 為 : 諧 波 電 源 品 質 Tektronix 交 換 式 電 源 供 應 器 測 試 方 案 21

22 第 一 章 : 現 代 電 子 電 力 產 業 應 用 方 案 圖 11. DPOxPWR 諧 波 分 析 圖 12. DPOxPWR 電 源 品 質 量 測 諧 波 切 換 電 源 供 應 器 容 易 產 生 主 要 為 奇 數 級 的 諧 波, 諧 波 會 返 回 電 力 網 絡 隨 著 越 來 越 多 的 切 換 式 電 源 供 應 器 連 接 到 電 力 網 絡 ( 例 如 辦 公 室 增 加 更 多 桌 上 型 電 腦 ), 其 效 應 是 累 積 性 的, 回 到 電 力 網 絡 的 諧 波 失 真 總 百 分 比 可 能 會 增 加 既 然 失 真 會 導 致 電 力 網 絡 中 的 佈 線 和 變 壓 器 產 生 熱 能, 因 此 必 須 將 諧 波 減 到 最 小 像 是 IEC 等 規 格 標 準, 是 用 來 監 控 來 自 特 定 非 線 性 負 載 的 電 源 品 質 判 定 這 些 失 真 的 效 果, 是 電 力 工 程 中 相 當 重 要 的 一 部 分, 使 用 示 波 器 而 非 萬 用 電 錶 的 效 益 重 大 儀 器 系 統 必 須 能 夠 擷 取 高 達 基 本 頻 率 第 50 個 諧 波 的 諧 波 元 件 電 源 線 頻 率 通 常 為 50 Hz 或 60 Hz; 雖 然 某 些 軍 事 和 航 空 電 子 應 用 的 電 源 線 頻 率 可 能 為 400 Hz 也 應 一 提 的 是, 訊 號 偏 差 可 能 包 含 具 備 更 高 頻 率 元 件 的 頻 譜 元 件 基 於 現 代 示 波 器 的 高 取 樣 率, 可 擷 取 快 速 變 動 事 件 的 更 詳 細 細 節 ( 解 析 度 ) 相 對 的, 傳 統 的 功 率 錶 因 為 反 應 時 間 相 對 較 慢, 因 此 會 忽 略 訊 號 的 細 節 進 行 諧 波 分 析 和 進 行 一 般 的 波 形 量 測 一 樣 容 易 由 於 此 處 的 訊 號 為 重 複 的 週 期 性 波 形, 因 此 只 要 觸 發 並 顯 示 訊 號 即 可 至 少 應 該 顯 示 5 個 週 期 波 形 以 確 保 良 好 的 頻 率 解 析 度, 而 垂 直 刻 度 的 設 定, 應 讓 訊 號 盡 可 能 散 佈 到 顯 示 畫 面 上 越 多 的 垂 直 分 格, 以 達 成 示 波 器 最 理 想 的 動 態 範 圍 圖 11 顯 示 電 源 供 應 器 負 載 電 流 的 諧 波 分 析 結 果 在 Display ( 顯 示 ) 功 能 表 中, 可 選 擇 對 特 定 諧 波 進 行 量 測 在 此 處 的 範 例 中, 選 擇 了 第 5 個 諧 波 使 用 者 可 選 擇 以 表 格 或 圖 表 檢 視 結 果, 也 可 選 擇 是 否 要 檢 視 All, Odd, or Even ( 所 有 奇 數 或 偶 數 ) 諧 波 諧 波 可 以 CSV 檔 案 形 式 儲 存 到 USB 儲 存 裝 置 或 CF 記 憶 卡 上 也 會 顯 示 相 對 於 基 本 和 RMS 值 的 總 諧 波 失 真 (THD) 值 在 分 析 是 否 符 合 IEC 和 MIL-STD-1399 等 標 準 ( 隨 附 於 DPOxPWR 功 率 應 用 軟 體 ) 時, 這 些 量 測 很 有 幫 助 電 源 品 質 電 源 品 質 不 只 受 到 電 力 產 生 器 的 影 響, 也 取 決 於 電 源 供 應 器 和 終 端 使 用 者 的 電 力 負 載 電 源 供 應 器 的 電 源 品 質 特 性 定 義 了 電 源 供 應 器 的 健 全 度, 並 決 定 了 非 線 性 負 載 造 成 的 失 真 效 應 如 圖 12 所 示,DPOxPWR 功 率 應 用 軟 體 為 下 列 自 動 量 測 提 供 了 結 果 表 :V RMS 和 I RMS 電 壓 與 電 流 波 峰 因 數 實 功 率 虛 功 率 視 在 功 率 和 功 率 因 數 22

23 第 一 章 : 現 代 電 子 電 力 產 業 應 用 方 案 切 換 損 耗 晶 體 切 換 電 路 通 常 會 在 轉 換 期 間 耗 損 大 部 分 的 能 量, 因 為 電 路 寄 生 效 應 會 讓 裝 置 無 法 立 即 切 換 從 關 閉 狀 態 轉 換 到 開 啟 狀 態 時, 切 換 裝 置 ( 例 如 MOSFET 或 IGBT) 中 的 能 量 損 耗 定 義 為 啟 動 損 耗 (Turn-on loss) 同 樣 地, 關 閉 損 耗 是 切 換 裝 置 從 開 啟 轉 換 到 關 閉 狀 態 時 的 能 量 損 耗 由 於 寄 生 電 容 中 的 耗 散 元 件, 以 及 二 極 體 中 儲 存 的 電 感 和 電 荷, 電 晶 體 電 路 會 在 切 換 時 損 耗 能 量 若 要 分 析 電 源 供 應 器 特 性 並 衡 量 其 效 率, 必 須 正 確 地 分 析 這 些 損 耗 圖 13. 對 IGBT 進 行 的 DPOxPWR 切 換 損 耗 量 測 切 換 裝 置 分 析 大 部 分 現 代 系 統 中 流 行 的 直 流 電 源 供 應 器 架 構 為 SMPS, 這 是 基 於 SMPS 能 夠 有 效 率 地 處 理 變 動 的 輸 入 電 壓 和 負 載 SMPS 可 使 用 最 少 的 耗 損 式 元 件 ( 例 如 電 阻 器 與 線 性 模 式 電 晶 體 ), 並 加 強 無 耗 損 的 元 件 ( 理 想 上 ): SMPS 裝 置 也 包 括 控 制 部 分, 內 含 像 是 脈 衝 寬 度 調 變 調 節 器 脈 衝 率 調 變 調 節 器 與 反 饋 迴 路 的 元 件 圖 13 中 所 示 的 切 換 損 耗 量 測, 是 針 對 選 定 擷 取 區 內 ( 根 據 預 設 的 整 個 波 形 ) 的 完 整 週 期 進 行, 而 且 是 在 擷 取 進 行 時 而 非 在 擷 取 間 累 計 這 些 量 測 的 統 計 數 字 量 測 啟 動 和 關 閉 損 耗 的 主 要 挑 戰, 是 耗 損 發 生 於 極 短 的 期 間 內, 在 切 換 週 期 的 其 他 期 間 內 的 損 耗 則 很 少 這 需 要 電 壓 與 電 流 波 形 間 的 時 序 非 常 精 確 量 測 系 統 偏 移 減 到 最 少, 以 及 適 當 的 量 測 動 態 範 圍, 以 準 確 量 測 開 啟 與 關 閉 電 壓 和 電 流 如 先 前 所 討 論, 探 棒 偏 移 必 須 歸 零, 電 流 探 棒 必 須 消 磁 以 消 除 探 棒 中 的 所 有 殘 留 直 流 磁 通, 且 通 道 間 的 偏 移 必 須 減 到 最 少 SMPS 技 術 仰 賴 於 功 率 半 導 體 切 換 裝 置, 像 是 金 屬 氧 化 半 導 體 場 效 應 晶 體 管 (MOSFET) 和 絕 緣 閘 雙 極 性 電 晶 體 (IGBT) 這 些 裝 置 提 供 快 速 切 換 時 間, 並 可 承 受 不 穩 定 的 電 壓 突 波 除 此, 電 晶 體 無 論 在 開 啟 或 關 閉 的 狀 態 都 僅 耗 損 極 少 電 源, 可 在 獲 得 高 電 力 效 率 的 同 時 達 到 降 溫 的 目 的 大 體 上 來 說, 切 換 裝 置 決 定 了 SMPS 的 整 體 效 能 切 換 裝 置 的 主 要 量 測 包 括 : 切 換 損 耗 安 全 工 作 區 迴 轉 率 Tektronix 交 換 式 電 源 供 應 器 測 試 方 案 23

24 第 一 章 : 現 代 電 子 電 力 產 業 應 用 方 案 圖 14. DPOxPWR SOA 波 罩 測 試 圖 15. DPOxPWR 迴 轉 率 量 測 其 他 主 要 的 挑 戰, 是 進 行 準 確 切 換 損 耗 量 測 所 需 的 高 動 態 範 圍 通 過 切 換 裝 置 的 電 壓, 會 在 開 啟 和 關 閉 狀 態 間 呈 現 大 幅 的 改 變, 使 得 單 次 擷 取 難 以 同 時 準 確 量 測 兩 種 狀 態 有 三 種 方 法 可 使 用 MSO/DPO 系 列 判 定 正 確 值 : 量 測 傳 導 期 間 整 個 切 換 裝 置 的 電 壓 降 由 於 和 未 進 行 傳 導 時 整 個 切 換 裝 置 的 電 壓 相 較, 此 種 電 壓 通 常 極 小, 因 此 通 常 不 可 能 在 示 波 器 上 使 用 相 同 的 垂 直 設 定, 同 時 準 確 地 量 測 這 兩 種 電 壓 根 據 裝 置 資 料 表 提 供 RDS ( 啟 動 ) 值 (MOSFET 的 最 佳 模 型 ) 這 個 值 是 裝 置 進 行 傳 導 時, 裝 置 的 漏 極 和 源 極 間 預 期 的 啟 動 電 阻 根 據 裝 置 資 料 表 提 供 VCE (sat) 值 (BJT 和 IGBT 的 最 佳 模 型 ) 這 是 裝 置 飽 和 時, 從 裝 置 的 集 極 到 射 極 的 預 期 飽 和 電 壓 安 全 工 作 區 (SOA) 電 晶 體 的 安 全 工 作 區 (SOA) 定 義 了 裝 置 不 會 自 我 損 毀 的 工 作 條 件, 特 別 是 在 特 定 電 壓 下, 能 夠 通 過 電 晶 體 的 電 流 量 如 果 超 過 這 些 限 制, 可 能 會 造 成 電 晶 體 故 障 SOA 是 圖 形 化 測 試 技 術, 可 限 制 切 換 裝 置 的 最 大 電 壓 最 大 電 流 最 大 功 率 等, 並 確 保 切 換 裝 置 在 特 定 限 制 範 圍 內 運 作 切 換 裝 置 製 造 商 的 產 品 規 格 表 會 概 述 該 切 換 裝 置 的 特 定 限 制 最 終 的 目 標, 是 確 保 切 換 裝 置 在 電 源 供 應 器 必 須 應 付 的 終 端 使 用 者 環 境 中, 能 夠 容 忍 其 工 作 界 線 SOA 測 試 變 數 可 能 包 括 各 種 負 載 情 境 工 作 溫 度 變 化 高 與 低 電 源 線 輸 入 電 壓 等 如 圖 14 所 示, 可 建 立 使 用 者 定 義 的 波 罩, 以 確 保 切 換 裝 置 符 合 電 壓 電 流 和 功 率 的 定 義 容 許 範 圍 在 功 率 應 用 中, 違 反 波 罩 界 線 會 呈 報 為 故 障 迴 轉 率 為 確 認 切 換 裝 置 以 最 高 效 率 運 作, 必 須 量 測 電 壓 與 電 流 訊 號 的 迴 轉 率, 以 確 認 電 路 在 規 格 範 圍 內 運 作 如 圖 15 所 示, 必 須 使 用 示 波 器, 藉 由 使 用 量 測 游 標 簡 化 閘 極 驅 動 特 性 分 析 和 切 換 dv/dt 或 di/dt 計 算, 判 定 切 換 訊 號 的 迴 轉 率 24

25 第 一 章 : 現 代 電 子 電 力 產 業 應 用 方 案 倍 的 波 形 擷 取 率 (50,000 wfm/s) 這 在 調 查 調 變 效 應 時 可 提 供 兩 種 優 勢 首 先, 示 波 器 的 運 作 時 間 更 長, 而 花 費 較 少 時 間 處 理 顯 示 波 形 因 此, 示 波 器 有 更 多 的 機 會 擷 取 調 變 其 次, 數 位 螢 光 顯 示 可 即 時 輕 鬆 地 檢 視 調 變 的 波 形 此 顯 示 會 突 顯 訊 號 軌 跡 最 常 經 過 的 區 域, 很 像 類 比 示 波 器 的 作 法 此 調 變 會 比 持 續 重 複 顯 示 的 主 波 形 還 淡, 因 此 較 易 看 到 圖 16. 對 電 源 啟 動 時 的 IGBT 閘 極 驅 動 進 行 DPOxPWR 調 變 分 析 輸 出 分 析 原 則 上, 直 流 電 源 供 應 器 的 輸 出 不 應 有 任 何 切 換 諧 波, 或 其 他 不 理 想 的 雜 訊 元 件 但 實 際 上 卻 不 可 能 如 此, 要 判 定 輸 入 電 壓 或 負 載 中 的 變 化, 是 否 對 輸 出 電 壓 造 成 影 響, 進 行 輸 出 分 析 是 不 可 少 的 量 測 這 些 量 測 包 括 : 調 變 分 析 漣 波 調 變 分 析 MSO/DPO4000 和 MSO/DPO3000 系 列 的 數 位 螢 光 擷 取 技 術, 可 在 進 行 設 計 疑 難 排 除 時 提 供 獨 特 的 優 勢, 特 別 是 辨 識 切 換 電 源 供 應 器 中 的 過 度 調 變 效 應 時 與 一 般 的 數 位 儲 存 示 波 器 (DSO) 相 較, 這 些 示 波 器 具 有 高 出 許 多 使 用 Tektronix 示 波 器 量 測 調 變 效 應 也 很 容 易 圖 16 顯 示 調 變 訊 號 控 制 電 源 供 應 器 上 電 流 模 式 控 制 迴 路 的 輸 出 調 變 是 反 饋 系 統 中 控 制 迴 路 的 重 要 方 式 不 過, 過 度 調 變 會 讓 迴 路 變 得 不 穩 定 請 注 意, 在 調 變 較 少 出 現 的 區 塊 中 之 波 形 較 淡 紅 色 的 波 形 為 數 學 波 形, 顯 示 當 電 源 供 應 器 的 振 盪 器 啟 動 時, 對 IGBT 閘 極 驅 動 訊 號 所 進 行 週 期 對 週 期 脈 衝 寬 度 量 測 中 的 趨 勢 由 於 數 學 波 形 代 表 脈 衝 寬 度 量 測 值 ( 使 用 時 間 的 單 位 ), 因 此 可 使 用 游 標 量 測 脈 衝 寬 度 的 變 化 數 學 值 表 示 對 所 擷 取 的 波 形, 所 進 行 選 定 調 變 量 測 中 的 趨 勢 此 時, 這 代 表 啟 動 期 間 振 盪 器 控 制 迴 路 的 響 應 這 項 調 變 分 析, 也 可 用 來 量 測 電 源 供 應 器 的 控 制 迴 路, 對 於 輸 入 電 壓 變 化 ( 線 路 調 變 ) 或 負 載 變 化 ( 負 載 調 變 ) 的 響 應 漣 波 漣 波 是 疊 加 於 電 源 供 應 器 直 流 輸 出 上 的 交 流 電 壓, 以 一 般 輸 出 電 壓 或 峰 對 峰 伏 特 電 壓 的 百 分 比 表 示 線 性 電 源 供 應 器 通 常 會 產 生 接 近 線 頻 率 兩 倍 的 漣 波 (~120 Hz), 切 換 電 源 供 應 器 則 可 能 產 生 數 百 KHz 的 切 換 漣 波 Tektronix 交 換 式 電 源 供 應 器 測 試 方 案 25

26 Tektronix 消 費 性 電 子 產 品 節 能 設 計 應 用 節 約 能 源 : 設 計 者 消 費 者 和 環 境 的 三 贏 之 選 今 天, 可 攜 式 的 電 子 裝 置 到 處 可 見 家 庭 醫 院 學 校 錢 包 裏 口 袋 中 看 起 來 可 攜 式 裝 置 的 清 單 涵 蓋 了 幾 乎 所 有 的 事 物 : 從 行 動 電 話 到 筆 記 型 電 腦, 從 照 相 機 到 MP3 播 放 器, 再 到 手 持 式 遊 戲 系 統 等 等 隨 著 可 攜 式 裝 置 的 爆 發 式 增 長, 消 費 者 對 電 池 使 用 時 間 也 有 了 更 高 的 期 望 十 年 前, 典 型 的 行 動 電 話 在 一 次 充 電 以 後 可 能 可 以 工 作 四 個 小 時 而 現 在, 充 電 一 次 即 可 以 使 用 好 幾 天 要 增 加 電 池 的 使 用 時 間, 就 必 須 使 用 節 能 設 計 在 設 計 較 為 簡 單 的 時 候, 我 們 強 調 的 是 最 佳 化, 包 括 電 源 供 應 器 在 內 的 每 個 裝 置 都 能 有 最 高 的 效 能, 且 消 耗 最 少 的 能 量 隨 著 單 一 可 攜 式 電 子 裝 置 的 效 能 提 高 功 能 增 強, 使 這 些 裝 置 的 嵌 入 式 系 統 的 複 雜 程 度 也 明 顯 提 高 這 些 系 統 非 常 複 雜, 已 不 再 是 之 前 的 單 個 元 件, 而 是 包 含 了 多 個 相 互 作 用 功 能 各 異 的 裝 置 今 天 新 的 能 源 管 理 技 術 著 重 於 整 個 嵌 入 式 系 統, 以 降 低 總 消 耗 功 率 使 用 電 線 供 電 的 設 備 ( 包 括 伺 服 器 和 個 人 電 腦 等 ) 也 整 合 了 這 些 技 術, 以 滿 足 商 業 企 業 消 費 者 以 及 政 府 對 降 低 能 耗 的 要 求 越 來 越 多 的 人 開 始 使 用 電 子 裝 置, 並 且 每 個 人 平 均 擁 有 的 電 子 裝 置 數 目 也 不 斷 增 加 消 費 者 和 商 業 企 業 面 對 的 電 力 成 本 急 速 增 加 現 在, 每 年 全 球 的 耗 電 量 增 加 大 約 2%, 全 球 的 政 府 需 要 開 發 更 高 的 網 路 容 量, 以 滿 足 這 些 日 益 增 加 的 需 求 而 提 高 能 效 是 提 供 這 些 額 外 需 要 的 最 快 速 最 明 確 最 經 濟 的 方 法 面 對 普 遍 並 逐 漸 升 高 的 需 求, 工 程 師 使 用 技 術 創 新 來 回 應 : 新 的 技 術 和 材 料 在 達 到 同 樣 的 功 能 時 消 耗 更 少 的 電 力, 這 樣 就 創 造 了 能 源 使 用 管 理 的 新 方 法 能 耗 現 在 能 源 轉 化 效 率 已 可 達 到 90%, 很 難 在 此 基 礎 上 實 現 進 一 步 提 升 既 然 能 源 轉 化 率 已 基 本 達 到 極 致, 關 注 的 要 點 開 始 轉 為 最 小 化 嵌 入 式 系 統 的 能 耗 一 條 降 低 能 耗 的 途 徑 是 提 高 設 計 中 每 個 功 能 的 能 效 在 很 多 電 子 裝 置 中, 顯 示 器 是 能 耗 最 高 的 組 件 之 一, 使 用 LED 作 為 背 光 的 新 顯 示 技 術 能 顯 著 節 約 能 源 另 一 個 例 子 是, 我 們 可 以 在 訊 號 的 傳 輸 過 程 中 使 用 最 小 化 能 耗 的 技 術 驗 證 除 錯 和 驗 證 現 今 的 節 能 設 計, 設 計 人 員 需 要 新 的 不 同 於 傳 統 的 測 試 方 法 下 面 的 章 節 中, 我 們 將 著 眼 於 這 些 變 化 一 個 例 子 : 液 晶 顯 示 器 的 LED 背 光 液 晶 顯 示 (LCD) 技 術 最 重 要 的 一 項 進 步 是 使 用 發 光 二 極 體 (LED) 來 提 供 背 光, 以 減 少 能 耗 背 光 的 用 處 是 : 用 於 從 側 面 頂 部 或 背 面 照 亮 LCD 面 板 直 到 現 在, 大 多 數 LCD 顯 示 器 還 在 使 用 冷 陰 極 燈 管 (CCFL) 作 為 背 光 在 這 些 設 計 中, 典 型 的 顯 示 系 統 包 括 了 一 個 電 源 逆 變 器 來 產 生 交 流 高 壓, 初 始 的 數 千 伏 電 壓 產 生 電 弧, 然 後 電 源 供 應 器 提 供 幾 百 伏 的 電 壓, 以 提 供 維 持 通 過 燈 氣 的 電 流 燈 氣 在 電 流 的 作 用 下 發 射 出 紫 外 (UV) 光, 燈 泡 上 的 螢 光 粉 塗 層 吸 收 這 些 紫 外 光 的 能 量, 以 可 見 光 的 方 式 向 外 輻 射 相 較 起 來,LED 背 光 使 用 並 排 串 聯 的 LED 作 為 光 源 對 於 高 解 析 度 顯 示 器, 白 色 背 光 應 該 含 有 紅 色 綠 色 和 藍 色 (RGB) 的 LED 在 一 些 要 求 較 低 的 應 用 中, 白 光 可 以 使 用 包 裹 有 紫 外 線 LED 的 螢 光 囊 來 提 供 ; 或 者 使 用 藍 色 LED 和 濾 光 器 配 合 獲 得 26

27 第 一 章 : 現 代 電 子 電 力 產 業 應 用 方 案 LED 背 光 與 CCFL 背 光 比 較, 有 幾 個 顯 著 的 優 勢, 包 括 : 更 薄 更 輕 便 的 LCD 顯 示 器 LED 在 相 似 的 條 件 下 一 般 都 小 於 CCFL, 讓 設 計 可 以 使 用 更 薄 的 導 光 板 或 擴 散 器 這 樣 可 以 大 幅 減 低 顯 示 器 的 厚 度 和 體 積 機 械 結 構 的 防 衝 擊 和 抗 震 性 更 高 CCFL 是 玻 璃 管 結 構, 震 動 會 顯 著 降 低 裝 置 的 使 用 壽 命 減 小 功 耗 雖 然 LED 和 CCFL 背 光 的 發 光 效 率 ( 使 用 lm/w 為 單 位 ) 相 似, 但 是 LED 輻 射 的 光 是 單 向 的, 所 以 這 些 光 可 以 更 有 效 地 耦 合 到 顯 示 器 上 這 樣 LED 背 光 可 以 使 用 更 少 的 能 量 來 提 供 同 樣 的 亮 度 同 時,LED 背 光 還 讓 設 計 人 員 可 以 改 變 顯 示 器 特 定 區 域 的 背 光 亮 度 ( 使 用 RGB LED 時 甚 至 可 以 改 變 背 光 的 顏 色 ), 以 獲 得 更 高 的 能 效 低 壓, 降 低 電 磁 干 擾 (EMI) CCFL 背 光 需 要 電 源 逆 變 器 來 產 生 V 的 交 流 電 壓 相 較 起 來, 典 型 的 LED 背 光 可 能 只 需 要 一 個 DC DC 的 電 源 供 應 器 以 產 生 30 40V 的 直 流 電 壓 在 設 計 中 使 用 非 屏 敝 的 纜 線 來 傳 輸 這 個 低 壓 直 流, 產 生 近 場 EMI 都 可 能 更 低 驅 動 LED 背 光 圖 18. LED 背 光 驅 動 器, 配 備 限 流 電 組 使 用 配 備 限 流 電 阻 的 直 流 電 壓 驅 動 背 光 是 最 簡 單 辦 法, 如 圖 18 所 示 因 為 LED 個 體 之 間 的 正 向 電 壓 降 可 能 有 較 大 不 同, 所 以 這 種 電 路 可 以 在 每 條 LED 串 聯 鏈 結 上 使 用 恆 流 源 替 代 簡 單 電 阻 的 方 法 加 以 改 進, 如 圖 17 所 示 如 果 應 用 中 要 求 非 常 高 的 顯 示 亮 度, 最 低 的 功 耗, 或 能 在 很 大 的 範 圍 內 控 制 亮 度, 則 需 要 使 用 其 他 的 驅 動 方 式 按 照 人 視 覺 系 統 的 兩 個 已 知 特 性, 交 流 電 流 可 以 用 來 替 代 直 流 電 流 只 要 切 換 頻 率 高 於 大 約 100 Hz ( 高 於 閃 光 融 合 率 ), 人 將 不 會 感 到 背 光 的 閃 爍 同 樣, 人 眼 有 影 像 存 留 的 功 能, 會 試 圖 記 住 短 時 間 內 的 峰 值 亮 度, 而 不 是 反 應 長 時 間 內 的 平 均 亮 度 人 眼 這 樣 的 特 性 讓 我 們 可 以 透 過 調 整 峰 值 電 流 的 占 空 比 來 控 制 感 知 的 亮 度 LED 背 光 從 電 氣 模 型 上 可 以 看 做 是 正 向 電 壓 降 固 定 的 多 個 LED ( 典 型 值 為 每 個 LED2.5V 3.5V, 由 元 件 特 性 和 顏 色 決 定 ), 而 LED 亮 度 則 由 通 過 元 件 的 電 流 控 制 圖 17. LED 恆 流 源 背 光 驅 動 器 圖 19. 具 有 調 變 電 流 源 的 背 光 LED 驅 動 器 Tektronix 消 費 性 電 子 產 品 節 能 設 計 應 用 27

28 第 一 章 : 現 代 電 子 電 力 產 業 應 用 方 案 脈 衝 寬 度 調 變 (PWM) 或 電 流 占 空 比 控 制 方 案, 如 圖 19 所 示, 比 較 之 前 的 簡 單 恆 流 源 來 說 有 許 多 優 勢 如 需 感 覺 較 高 的 亮 度, 可 以 在 較 低 的 平 均 功 率 位 準 上 相 應 提 高 LED 的 峰 值 電 流 因 為 亮 度 控 制 是 由 調 整 LED 電 流 的 占 空 比 來 控 制 的, 平 均 電 流 和 亮 度 可 以 被 控 制, 而 無 需 改 變 電 源 電 壓 這 樣, 設 計 人 員 可 以 著 眼 於 優 化 電 路 的 DC DC 轉 換 器 的 效 率 最 後, 因 為 峰 值 電 流 並 未 改 變, LED 工 作 在 相 同 的 電 流 位 準 上 ( 例 如, 白 光 LED 通 常 為 ma), 其 輻 射 的 顏 色 也 是 恆 定 的 測 試 背 光 功 率 由 於 CCFL 和 LED 背 光 驅 動 器 電 路 在 電 壓 和 電 流 上 有 顯 著 區 別, 所 以 需 要 不 同 的 量 測 裝 置 圖 21. 使 用 MSO4000 系 列 示 波 器 進 行 LED 背 光 功 率 測 試 的 顯 示 介 面 對 照 前 圖, 圖 21 顯 示 使 用 示 波 器 驗 證 LED 背 光 電 路 效 能 的 量 測 結 果 如 圖, 直 流 電 壓 ( 黃 色 波 形 ) 大 約 是 6.4V 這 個 訊 號 使 用 Tektronix TDP 系 列 差 動 式 探 棒 測 試 電 流 ( 藍 色 波 形 ) 在 數 百 毫 安 培 的 量 級 紅 色 波 形 顯 示 的 是 LED 的 暫 態 功 率 消 耗 情 況, 反 映 出 平 均 功 率 大 約 是 900 mw 和 CCFL 背 光 電 路 比 較, 節 省 大 約 200 mw 的 功 率 圖 20. 使 用 MSO4000 系 列 示 波 器 進 行 CCFL 背 光 功 率 測 試 的 顯 示 介 面 圖 20 顯 示 使 用 示 波 器 測 試 CCFL 背 光 電 路 的 結 果 交 流 電 壓 ( 黃 色 波 形 ) 大 約 是 900 V 峰 對 峰 值, 需 要 使 用 高 壓 差 動 式 探 棒 來 探 測 此 例 中 使 用 的 是 Tektronix P5200 系 列 高 壓 差 動 式 探 棒 電 流 ( 藍 色 波 形 ) 則 在 毫 安 培 量 級, 這 樣 就 需 要 高 靈 敏 度 的 電 流 探 棒 這 裡, 使 用 Tektronix TCP 系 列 電 流 探 棒 紅 色 波 形 顯 示 的 是 CCFL 管 的 暫 態 功 率 消 耗 情 況, 反 映 出 平 均 功 率 大 約 是 1.1 W 隨 著 可 攜 式 趨 勢 的 進 展, 在 這 些 使 用 電 池 供 電 的 電 子 裝 置 上, 與 CCFL 相 較, 以 LED 為 基 礎 的 液 晶 顯 示 器 擁 有 顯 著 的 優 勢 LED 背 光 簡 化 了 產 品 設 計, 使 用 它 製 造 的 耐 用 輕 便 的 顯 示 器 顯 著 降 低 了 能 耗 示 波 器 提 供 評 估 LED 背 光 效 能 所 必 須 的 工 具, 包 括 量 測 和 統 計 隨 時 間 變 化 的 裝 置 電 壓 電 流 效 能, 以 及 量 測 電 壓 和 電 流 微 小 變 化 的 靈 敏 度 結 論 能 效 設 計 技 術 帶 來 了 新 的 複 雜 的 測 試 挑 戰, 需 要 設 計 工 程 師 進 行 大 量 的 艱 苦 的 測 試, 以 除 錯 快 速 變 化 的 訊 號 複 雜 的 協 定 和 電 流 電 壓 的 微 小 變 化 驗 證 除 錯 和 測 試 這 些 設 計, 強 大 而 完 備 的 量 測 工 具 必 不 可 少 最 新 節 能 設 計 技 術 需 要 高 效 能 高 效 率 的 測 試 工 具 這 些 工 具 包 括 示 波 器 邏 輯 分 析 儀 探 棒 信 號 源 和 萬 用 電 錶 簡 化 複 雜 量 測 的 自 動 化 套 裝 軟 體 也 是 這 套 工 具 的 重 要 組 成 部 分 隨 著 對 產 品 能 效 要 求 的 不 斷 提 高, 驗 證 和 除 錯 現 今 最 新 設 計 的 工 作 通 常 十 分 複 雜, 而 合 適 的 量 測 工 具 可 以 簡 化 並 加 速 這 些 工 作 28

29 第 二 章 電 力 電 子 測 試 技 術 與 應 用 技 巧 第 二 章 : 電 力 電 子 測 試 技 術 與 應 用 技 巧 29

30 浮 動 和 隔 離 通 道 示 波 器 應 用 摘 要 本 應 用 摘 要 將 介 紹 電 源 量 測 術 語, 闡 述 為 進 行 浮 動 量 測 提 供 的 不 同 選 項, 重 點 介 紹 每 種 選 項 的 優 點 和 缺 點 最 嚴 苛 的 浮 動 量 測 需 求 源 自 電 源 控 制 電 路, 如 馬 達 控 制 器 不 斷 電 系 統 和 工 業 控 制 設 備 在 這 些 應 用 領 域 中, 電 壓 和 電 流 可 能 會 很 大, 足 以 為 使 用 者 和 ( 或 ) 測 試 裝 置 帶 來 危 險 在 量 測 浮 動 高 壓 訊 號 時, 有 許 多 選 項 可 以 考 慮 每 個 選 項 都 有 自 己 的 優 點 和 缺 點 30

31 第 二 章 : 電 力 電 子 測 試 技 術 與 應 用 技 巧 差 動 量 測 與 浮 動 量 測 比 較 所 有 電 壓 量 測 都 是 差 動 量 測 差 動 量 測 定 義 為 兩 點 之 間 的 電 壓 差 電 壓 量 測 分 成 兩 類 : 1. 接 地 參 考 量 測 2. 非 接 地 參 考 量 測 ( 也 稱 為 浮 動 量 測 ) 傳 統 示 波 器 大 多 數 傳 統 示 波 器 將 訊 號 參 考 端 子 連 接 到 保 護 接 地 系 統 上, 通 常 稱 為 接 地 透 過 這 種 方 式, 所 有 應 用 到 示 波 器 的 訊 號 或 示 波 器 提 供 的 訊 號 都 會 有 一 個 共 同 連 接 點 這 個 共 同 連 接 點 通 常 是 示 波 器 機 箱, 透 過 AC 供 電 裝 置 電 源 線 中 的 第 三 條 線 接 地, 來 保 持 在 ( 或 接 近 ) 零 伏 這 意 味 著 每 個 輸 入 通 道 參 考 點 都 連 結 在 一 個 接 地 參 考 源 上 不 應 該 使 用 傳 統 被 動 式 探 棒, 直 接 在 接 地 參 考 的 示 波 器 上 進 行 浮 動 量 測 根 據 流 經 參 考 引 線 的 電 流 量, 傳 統 被 動 式 探 棒 會 開 始 變 熱 ; 在 電 流 足 夠 高 時, 它 會 類 似 保 險 絲 那 樣 熔 化 斷 開 浮 動 量 測 技 術 為 進 行 高 壓 浮 動 量 測 提 供 的 不 同 選 項 包 括 : 隔 離 輸 入 示 波 器 差 動 式 探 棒 電 壓 隔 離 裝 置 A B 量 測 技 術 示 波 器 浮 動 技 術 術 語 表 共 模 訊 號 兩 個 輸 入 上 共 同 的 輸 入 訊 號 成 分 ( 振 幅 和 相 位 完 全 相 同 ) 共 模 範 圍 差 動 放 大 器 可 以 抑 制 的 共 模 訊 號 的 最 大 電 壓 ( 從 接 地 ) 共 模 抑 制 比 衡 量 差 動 放 大 器 抑 制 共 模 訊 號 能 力 的 一 個 效 能 指 標 由 於 共 模 抑 制 一 般 會 隨 著 頻 率 提 高 而 下 降, 因 此 通 常 會 指 定 特 定 頻 率 的 CMRR 差 動 模 式 或 差 模 差 動 放 大 器 兩 個 輸 入 之 間 的 不 同 訊 號 差 模 訊 號 (VDM) 可 以 表 達 為 : VDM = (V+input) (V-input) 差 模 訊 號 兩 個 輸 入 之 間 不 同 的 訊 號 差 動 量 測 兩 點 之 間 的 電 壓 差 差 動 式 探 棒 為 差 動 應 用 專 門 設 計 的 探 棒 主 動 式 差 動 探 棒 在 探 棒 頭 包 含 一 個 差 動 放 大 器 被 動 式 差 動 式 探 棒 與 差 動 放 大 器 一 起 使 用, 可 以 進 行 校 驗, 準 確 匹 配 兩 條 訊 號 路 徑 中 ( 包 括 參 考 引 線 ) 的 DC 和 AC 衰 減 浮 動 量 測 任 何 一 點 都 沒 有 接 地 參 考 ( 地 電 位 ) 的 差 動 量 測 接 地 迴 路 當 兩 個 或 兩 個 以 上 的 單 獨 接 地 路 徑 連 結 到 兩 個 或 兩 個 以 上 的 點 時, 會 出 現 接 地 迴 路 結 果 是 一 個 導 體 迴 路 在 存 在 變 化 的 磁 場 時, 這 個 迴 路 會 變 成 變 壓 器 的 次 級 電 路, 作 為 短 路 線 圈 操 作 附 近 承 載 非 DC 電 流 的 任 何 導 體 都 會 產 生 磁 場, 激 發 變 壓 器 許 多 導 線 甚 至 數 位 IC 輸 出 引 線 中 的 AC 線 路 電 壓 都 會 產 生 這 種 激 發 作 用 迴 路 中 迴 圈 的 電 流 會 在 迴 路 內 部 任 何 阻 抗 中 積 聚 電 壓 這 樣, 在 任 何 給 定 時 點 上, 接 地 迴 路 中 的 各 個 點 都 不 會 位 於 相 同 的 AC 電 位 浮 動 和 隔 離 通 道 示 波 器 31

32 第 二 章 : 電 力 電 子 測 試 技 術 與 應 用 技 巧 術 語 表 ( 續 ) 將 示 波 器 探 棒 地 線 連 接 到 待 測 電 路 上, 如 果 電 路 接 地 到 接 地 裝 置, 那 麼 會 產 生 接 地 迴 路 作 用 在 路 徑 內 部 阻 抗 上 的 迴 圈 電 流 會 導 致 電 壓 電 位 積 聚 在 探 棒 接 地 路 徑 中 這 樣, 示 波 器 輸 入 BNC 連 接 器 上 的 接 地 電 位 與 待 測 電 路 中 的 接 地 不 同 ( 即 此 接 地 非 彼 接 地 ) 這 種 電 位 差 可 以 是 幾 微 伏, 也 可 以 高 達 幾 百 毫 伏 由 於 示 波 器 從 輸 入 BNC 連 接 器 的 外 殼 上 參 考 量 測, 因 此 顯 示 的 波 形 可 能 並 不 表 示 探 棒 輸 入 上 的 實 際 訊 號 隨 著 待 測 訊 號 的 振 幅 下 降, 誤 差 變 得 更 加 明 顯 共 用 參 考 點 和 隔 離 通 道 架 構 比 較 大 多 數 桌 上 型 示 波 器 共 用 下 面 所 示 的 架 構 在 這 種 架 構 中, 在 進 行 多 通 道 量 測 時, 所 有 輸 入 訊 號 必 須 有 相 同 的 電 壓 參 考, 共 用 的 預 設 參 考 是 接 地 參 考 如 果 沒 有 差 動 前 置 放 大 器 或 外 部 訊 號 隔 離 器, 這 些 桌 上 型 示 波 器 則 不 適 合 進 行 浮 動 量 測 示 波 器 通 道 必 須 一 起 浮 動 主 機 箱 DC 和 ( 或 ) AC 電 壓 待 測 裝 置 電 源 供 應 器 將 示 波 器 探 棒 地 線 連 接 到 待 測 電 路 上, 如 果 電 路 接 地 到 接 地 裝 置, 那 麼 會 產 生 接 地 迴 路 單 一 量 測 在 使 用 AC 電 源 線 及 使 用 標 準 三 線 電 源 線 操 作 時, 具 有 接 地 輸 入 通 道 電 池 供 電 的 示 波 器, 表 現 出 來 的 局 限 性 與 傳 統 示 波 器 一 樣 然 而, 在 使 用 電 池 操 作 時, 這 些 示 波 器 可 以 一 次 進 行 高 達 30 V RMS 的 單 一 安 全 浮 動 量 測 記 住, 所 有 輸 入 共 同 源 都 捆 在 一 起 與 傳 統 桌 上 型 示 波 器 架 構 相 較, 這 種 隔 離 通 道 架 構 中 的 電 壓 參 考 沒 有 在 儀 器 內 部 連 接 在 一 起 因 此, 使 用 的 輸 入 的 每 個 參 考 點 必 須 連 接 到 參 考 電 壓 上 獨 立 浮 動 隔 離 輸 入 仍 由 寄 生 電 容 耦 合 這 可 能 會 發 生 在 輸 入 參 考 和 環 境 之 間, 及 手 動 發 生 在 輸 入 參 考 點 之 間 基 於 這 一 原 因, 建 議 將 參 考 點 連 接 到 系 統 接 地 或 另 一 個 穩 定 電 壓 上 如 果 輸 入 的 參 考 點 連 接 到 高 速 和 ( 或 ) 高 壓 訊 號 上, 那 麼 您 應 該 瞭 解 寄 生 電 容 示 波 器 通 道 和 共 同 介 面 獨 立 浮 動 DC 和 ( 或 ) AC 電 壓 主 機 箱 共 同 介 面 電 氣 絕 緣 機 箱 32

33 第 二 章 : 電 力 電 子 測 試 技 術 與 應 用 技 巧 隔 離 輸 入 示 波 器 量 測 差 動 式 探 棒 量 測 電 壓 隔 離 器 量 測 A B 量 測 ( 也 叫 虛 差 動 量 測 ) 浮 動 傳 統 接 地 示 波 器 說 明 採 用 IsolatedChannel 輸 入 架 構 的 示 波 器, 如 TPS2000B 或 THS3000 系 列, 提 供 真 正 的 完 整 的 通 道 到 通 道 和 通 道 到 電 源 線 隔 離 能 力 每 個 通 道 相 互 單 獨 隔 離, 同 時 與 其 他 非 隔 離 裝 置 隔 離 在 使 用 IsolatedChannel 示 透 過 使 用 差 動 式 探 棒 系 統, 可 以 使 Tektronix TDS/DPO/MSO 和 大 多 數 其 他 接 地 示 波 器 進 行 浮 動 量 測 某 些 差 動 式 探 棒 ( 如 P6246 P6247 P6248 和 顧 名 思 義, 隔 離 器 在 浮 動 輸 入 與 接 地 參 考 輸 出 之 間 沒 有 直 接 的 電 A - B 量 測 技 術 可 以 使 用 傳 統 示 波 器 及 被 動 式 電 壓 探 棒, 間 接 進 行 浮 動 量 測 一 個 通 道 量 測 正 測 試 點, 另 一 個 通 道 量 測 負 測 試 點 從 第 一 個 量 測 值 中 減 去 第 二 個 量 測 值, 去 掉 兩 個 測 試 點 的 共 同 電 壓, 以 便 觀 察 不 能 直 接 量 測 的 浮 動 電 壓 示 波 器 通 道 必 須 設 定 成 相 同 的 伏 特 / 格 ; 探 棒 應 與 示 波 器 配 套, 使 共 模 抑 制 比 (CMRR) 達 到 最 大 使 用 不 會 將 接 地 傳 送 到 次 級 電 路 的 隔 離 變 壓 器, 或 透 過 將 示 波 器 的 AC 主 電 源 線 接 地 連 接 器, 是 一 種 常 用 的 有 風 險 的 示 波 器 浮 動 量 測 方 式 波 器 進 行 浮 動 量 測 時, 必 須 使 用 專 門 設 計 的 被 動 式 探 棒 ( 如 TPP0201), 進 行 高 達 30 V RMS 的 浮 動 量 測 ; 或 使 用 THP0301, 進 行 高 達 300 V RMS 的 浮 動 量 測 ; 或 使 用 P5122/P5150 探 棒, 進 行 高 達 600 V RMS 的 浮 動 量 P6330) 是 為 振 幅 較 低 的 快 速 訊 號 優 化 的 其 他 探 棒 ( 如 P5200A P5205A 和 P5210A) 則 處 理 速 度 較 慢 電 壓 振 幅 較 高 的 訊 號 ADA400A 差 動 前 置 放 氣 連 接 訊 號 透 過 光 分 配 器 / 變 壓 器 手 段 耦 合 通 道 1 探 棒 通 道 2 探 棒 量 測 接 地 參 考 電 壓 的 兩 支 探 棒 實 例 警 告 測 與 大 多 數 傳 統 示 波 器 使 用 的 被 動 式 探 棒 不 同, 這 些 類 型 的 探 棒 在 BNC 連 接 上 絕 緣, 防 止 發 生 觸 電 ; 參 考 引 線 是 為 耐 受 額 定 浮 動 電 壓 而 設 計 的 ( 如 需 更 多 資 訊, 請 參 閱 本 應 用 摘 要 注 意 類 別 和 電 壓 一 節 中 的 討 論 ) 的 訊 號 ADA400A 差 動 前 置 放 大 器 即 使 在 高 雜 訊 環 境 中, 仍 能 顯 示 低 頻 率 超 低 振 幅 的 差 動 訊 號 傳 統 接 地 參 考 示 波 器 通 道 2 通 道 1 這 是 一 種 不 安 全 的 危 險 的 作 法, 不 得 進 行 此 類 操 作! 如 果 不 遵 守 安 全 警 告, 可 能 會 導 致 嚴 重 的 人 身 傷 害, 甚 至 導 致 死 亡 電 流 浮 動 接 地 參 考 示 波 器 將 所 有 可 以 接 觸 的 相 同 電 壓 的 金 屬 ( 包 括 機 箱 機 殼 和 連 接 器 ) 作 為 探 棒 參 考 引 線 連 接 的 測 試 點 接 地 示 波 器 機 箱 浮 動 量 測, 危 險 電 壓 發 生 在 示 波 器 機 箱 上 V1 可 能 有 幾 百 伏! 浮 動 和 隔 離 通 道 示 波 器 33

34 第 二 章 : 電 力 電 子 測 試 技 術 與 應 用 技 巧 優 點 和 缺 點 優 點 隔 離 輸 入 通 道 示 波 器 為 進 行 浮 動 量 測 提 供 一 種 安 全 可 靠 的 方 式 通 道 到 通 道 隔 離 和 通 道 到 接 地 隔 離 的 明 顯 好 處 是 能 夠 同 時 觀 察 參 考 到 不 同 電 壓 的 多 個 訊 號 另 一 個 優 點 是 能 夠 在 不 增 加 專 用 探 棒 成 本 或 昂 貴 笨 重 的 電 壓 隔 離 器 的 情 況 下 實 現 這 一 點 通 道 到 電 源 線 隔 離 消 除 信 號 源 接 地 與 示 波 器 之 間 的 路 徑 缺 點 與 差 動 式 探 棒 不 同, 隔 離 輸 入 通 道 沒 有 提 供 均 衡 浮 動 量 測 到 接 地 的 阻 抗 在 探 棒 頭 (+) 輸 入 和 參 考 (-) 輸 入 之 間 是 不 同 的 由 於 隔 離 通 道 的 參 考 (-) 輸 入 不 像 接 地 示 波 器 那 樣 有 預 設 的 參 考 位 準, 因 此 必 須 將 探 棒 的 參 考 引 線 連 接 到 待 測 裝 置 的 參 考 點 上 由 於 沒 有 到 接 地 的 分 流, 因 此 螢 光 燈 和 大 樓 佈 線 放 射 的 功 率 頻 率 場 可 能 會 在 示 波 器 讀 數 上 導 致 更 多 的 基 線 雜 訊 使 用 平 均 擷 取 模 式 會 減 輕 這 種 基 線 雜 訊 提 高 優 點 差 動 式 探 棒 為 調 整 接 地 示 波 器 進 行 浮 動 量 測 提 供 一 種 安 全 的 方 法 除 安 全 性 優 勢 外, 使 用 這 些 探 棒 可 以 改 善 量 測 品 質 差 動 式 探 棒 提 供 均 衡 量 測 輸 入 電 容, 因 此 可 以 使 用 任 意 一 條 引 線 安 全 地 探 測 電 路 中 任 何 點 在 比 電 壓 隔 離 器 更 高 的 頻 率 上, 差 動 式 探 棒 一 般 比 CMRR 效 能 更 好 另 一 種 優 點 是 全 面 利 用 示 波 器 的 多 個 通 道, 同 時 觀 察 多 個 訊 號, 參 考 不 同 的 電 壓 缺 點 探 棒 仍 有 一 條 到 接 地 的 電 阻 路 徑, 因 此 如 果 電 路 對 洩 漏 電 流 靈 敏, 那 麼 差 動 式 探 棒 可 能 並 不 是 最 佳 的 解 決 方 案 其 他 缺 點 包 括 增 加 一 層 成 本 ( 視 示 波 器 功 能 而 定 ), 可 能 需 要 獨 立 的 電 源, 這 增 加 成 本 和 體 積 在 出 廠 時, 必 須 手 動 確 定 每 種 量 測 的 增 益 和 偏 壓 特 性 優 點 電 壓 隔 離 器 為 安 全 量 測 浮 動 電 壓 提 供 一 種 手 段, 由 於 隔 離 器 沒 有 接 地 的 電 阻 路 徑, 因 此 對 洩 漏 電 流 異 常 靈 敏 的 應 用 來 說, 它 們 是 一 個 很 好 的 選 擇 缺 點 電 壓 隔 離 器 增 加 一 層 成 本 必 須 使 用 單 獨 的 電 源 和 隔 離 放 大 器 箱 在 出 廠 時 必 須 為 每 項 量 測 手 動 確 定 增 益 和 偏 壓 特 性 優 點 使 用 A - B 量 測 技 術 的 優 勢 在 於, 幾 乎 任 何 示 波 器 和 標 準 配 備 探 棒 都 可 以 簡 便 地 完 成 這 一 點 記 住, 兩 個 測 試 點 必 須 接 地 參 考 因 此, 如 果 任 意 一 個 測 試 點 都 是 浮 動 的, 或 如 果 整 個 系 統 都 是 浮 動 的, 那 麼 不 適 用 這 種 方 法 缺 點 在 進 行 A - B 量 測 時, 要 使 用 兩 個 示 波 器 通 道 這 種 技 術 的 主 要 限 制 是 共 模 範 圍 相 當 小, 這 源 於 示 波 器 的 垂 直 通 道 動 態 範 圍 一 般 來 說, 其 不 到 來 自 接 地 的 伏 / 格 設 定 的 10 倍 在 共 模 電 壓 大 於 差 模 電 壓 時, A - B 量 測 技 術 可 能 會 被 認 為 是 從 兩 個 大 電 壓 中 提 取 小 的 差 異 這 種 技 術 適 合 共 模 訊 號 的 振 幅 與 差 模 訊 號 相 同 或 低 於 差 模 訊 號, 且 共 模 成 分 是 DC 或 低 頻, 如 50 Hz 或 60 Hz 電 源 線 的 應 用 在 量 測 振 幅 適 中 的 訊 號 時, 它 從 量 測 中 有 效 消 除 接 地 迴 路 電 壓 優 點 儘 管 浮 動 裝 置 是 一 種 利 用 現 有 裝 置 進 行 浮 動 量 測, 消 除 頻 率 較 低 的 訊 號 上 接 地 迴 路 的 方 法, 但 它 是 一 種 不 安 全 的 危 險 的 作 法, 不 應 採 用 這 種 方 法 缺 點 不 管 是 從 示 波 器 上 的 升 壓 角 度 ( 對 操 作 人 員 可 能 會 發 生 電 擊 ), 還 是 由 於 濾 波 器 變 壓 器 絕 緣 裝 置 上 累 積 的 應 力, 這 種 技 術 都 是 危 險 的 這 種 應 力 可 能 不 會 立 即 導 致 故 障, 但 即 使 示 波 器 恢 復 到 正 確 接 地 操 作, 將 來 仍 可 能 會 導 致 發 生 危 險 故 障 ( 電 擊 和 危 險 ) 在 較 高 的 頻 率 上, 切 斷 接 地 可 能 不 會 中 斷 接 地 迴 路, 因 為 電 源 線 供 電 的 儀 器 在 接 地 以 上 浮 動 時 會 表 現 出 大 的 寄 生 電 容 振 鈴 可 能 會 破 壞 浮 動 量 測 浮 動 示 波 器 沒 有 均 衡 輸 入 參 考 一 側 ( 探 棒 上 的 接 地 夾 ) 有 一 個 明 顯 的 接 地 電 容 參 考 點 連 接 的 任 何 來 源 阻 抗 將 在 快 速 共 模 跳 變 中 載 入, 使 訊 號 發 生 衰 減 更 糟 糕 的 是, 高 電 容 可 能 會 損 壞 某 些 電 路 連 接 逆 電 器 上 方 閘 極 共 用 的 示 波 器 可 能 會 使 閘 極 驅 動 訊 號 速 度 下 降, 防 止 待 測 裝 置 關 閉, 防 止 破 壞 輸 入 橋 接 器 這 種 故 障 通 常 伴 隨 著 工 作 台 上 出 現 小 的 火 花 另 一 個 缺 點 是 其 一 次 只 能 進 行 一 項 量 測 記 住, 所 有 輸 入 參 考 都 連 結 在 一 起, 一 旦 浮 動 一 個 輸 入 參 考, 所 有 輸 入 參 考 都 會 在 同 一 位 準 上 浮 動 實 際 訊 號 振 鈴 寄 生 電 感 和 電 容 導 致 的 振 鈴 使 訊 號 失 真, 使 量 測 無 效 34

35 第 二 章 : 電 力 電 子 測 試 技 術 與 應 用 技 巧 Tektronix TPS2000B 和 THS3000 系 列 IsolatedChannel TM 示 波 器 TPS2000B 系 列 將 Tektronix 經 過 驗 證 的 桌 上 型 示 波 器 效 能 與 專 為 量 測 使 用 電 池 供 電 產 品 設 計 的 4 個 隔 離 通 道 架 構 結 合 在 一 起 這 種 儀 器 與 選 購 的 電 源 套 件 (TPS2PBND2) 搭 配 使 用, 能 確 保 符 合 同 級 產 品 中 的 進 階 浮 動 量 測 標 準 電 源 套 件 包 括 4 支 被 動 式 高 壓 探 棒 (P5122) 及 電 源 量 測 和 分 析 套 裝 軟 體 (TPS2PWR1) 電 源 量 測 和 分 析 套 裝 軟 體 提 供 電 源 分 析 量 測 ( 真 實 功 率 虛 功 率 真 實 功 率 因 數 相 角 ) 波 形 分 析 量 測 (RMS 波 峰 因 數 頻 率 ) 諧 波 量 測 及 切 換 損 耗 量 測 THS3000 系 列 是 為 使 用 示 波 器 時 需 要 更 高 流 動 性 而 又 不 降 低 桌 上 型 儀 器 效 能, 或 執 行 浮 動 量 測 能 力 的 工 程 師 所 設 計 的 這 種 手 持 式 儀 器 堅 固 耐 用 重 量 型, 一 個 電 池 可 連 續 工 作 7 個 小 時, 支 援 自 動 量 測 功 能, 在 實 驗 室 操 作 和 現 場 操 作 中 都 提 供 很 大 的 通 用 性 該 儀 器 的 隔 離 通 道 高 壓 擷 取 ( 高 達 1000 V RMS CAT II) 及 進 階 波 形 記 錄 功 能 可 以 安 全 進 行 浮 動 量 測, 特 別 適 合 經 常 需 要 將 實 驗 室 中 的 量 測 與 現 場 中 的 量 測 關 聯 起 來 的 使 用 者 注 意 CAT 和 電 壓 為 進 行 浮 動 量 測 選 擇 適 當 的 電 壓 探 棒 如 何 選 擇 探 棒 和 示 波 器 組 合 : 1. 確 定 量 測 ( 或 過 壓 ) 類 別 IEC 國 際 標 準 為 電 壓 量 測 儀 器 規 定 四 種 過 壓 類 別 第 一 類 到 第 四 類 過 壓 都 是 依 據 暫 態 訊 號 期 間 可 能 存 在 的 電 氣 能 量 多 少 確 定 的 在 IEC 中, 電 壓 量 測 儀 器 根 據 耐 受 電 壓 暫 態 訊 號 的 能 力 來 劃 分 等 級 2. 確 定 最 大 浮 動 電 壓 類 別 說 明 摘 要 第 四 類 用 於 對 低 壓 專 案 中 的 電 壓 執 行 量 測 (<1,000 V) 第 三 類 用 於 在 建 築 物 系 統 中 執 行 量 測 第 二 類 用 於 在 直 接 連 接 低 壓 系 統 的 電 路 上 執 行 量 測 第 一 類 用 於 在 沒 有 直 接 連 接 主 電 路 上 執 行 量 測 3. 確 定 探 棒 頭 到 接 地 最 大 電 壓 4. 確 定 從 探 棒 頭 到 參 考 引 線 的 最 大 電 壓 5. 確 定 螢 幕 上 希 望 的 最 大 峰 對 峰 值 讀 數 傳 輸 線 變 壓 器 斷 路 器 插 座 隔 離 裝 置 沒 有 控 制 第 四 類 第 三 類 第 二 類 第 一 類 主 要 供 電 等 級 固 定 安 裝 電 器 和 可 攜 式 設 備 電 信 和 電 子 設 備 IEC 安 裝 類 別 浮 動 和 隔 離 通 道 示 波 器 35

36 第 二 章 : 電 力 電 子 測 試 技 術 與 應 用 技 巧 注 意 CAT 和 電 壓 ( 續 ) 為 TPS2000B 和 THS3000 系 列 示 波 器 選 擇 適 當 的 電 壓 探 棒 最 大 探 棒 頭 到 接 地 電 壓 最 大 接 地 參 考 ( 浮 動 ) 電 壓 探 棒 名 稱 TPP0201 THP0301 P5150 P5122* V RMS CAT II 300 V RMS CAT III 30 V RMS 300 V RMS CAT III 1000 V RMS CAT II 600 V RMS CAT II DC 耦 合 時 1000 V RMS CAT II 600 V RMS CAT II 衰 減 設 定 10x 10x 50x 100x 頻 寬 200 Mhz 300 Mhz 500 Mhz 200 Mhz 探 棒 類 型 被 動 式 被 動 式 被 動 式 被 動 式 螢 幕 上 峰 對 峰 值 電 2 壓 螢 幕 上 RMS 電 2 壓 TPS 400 V P-P 400 V P-P 2000 V P-P 2828 V P-P THS 849 V P-P 849 V P-P 2828 V P-P 2828 V P-P TPS 141 V RMS 141 V RMS 707 V RMS 1000 V RMS THS 300 V RMS 300 V RMS 1000 V RMS 1000 V RMS 1 P5122 探 棒 不 應 該 用 來 在 TPS2000 上 對 DC > 300 V 的 訊 號 進 行 AC 耦 合 量 測 2 受 到 儀 器 垂 直 解 析 度 限 制 (TPS = 5 V/div,THS = 100 V/div) 2. 確 定 需 要 的 最 大 浮 動 電 壓 ( 接 地 到 參 考 電 壓 ) 這 一 實 例 的 量 測 需 求 為 240 V RMS 因 此, 只 有 THP0301 P5150 和 P5122 探 棒 適 合 3. 確 定 最 大 探 棒 頭 到 接 地 電 壓 需 求 在 本 例 中, 工 程 師 確 定 其 大 約 為 140 V RMS 全 部 四 支 探 棒 都 滿 足 這 一 需 求 4. 確 定 從 探 棒 頭 到 參 考 引 線 的 最 大 電 壓 預 計 待 測 訊 號 的 最 大 電 壓 是 240 V RMS 這 使 探 棒 僅 能 從 THP0301 P5150 和 P5122 探 棒 中 選 取 5. 確 定 需 要 的 衰 減 計 算 與 240 V RMS 對 應 的 最 大 峰 對 峰 值 電 壓 因 此, 所 需 的 可 以 觀 察 的 電 壓 範 圍 是 : 240 V RMS x 2 x 2 = 679 V P-P TPS2000B 系 列 在 螢 幕 上 最 大 垂 直 設 定 為 5V/div, 共 8 格 高 壓 示 波 器 探 棒 示 波 器 輸 入 BNC THS3000 在 螢 幕 上 最 大 垂 直 設 定 為 100V/div, 共 8 格 輸 入 訊 號 等 級 參 考 浮 動 等 級 實 例 : 需 要 量 測 線 路 到 線 路 240 V RMS 三 相 Y 型 主 動 式 諧 波 濾 波 器 上 的 峰 對 峰 值 電 壓 1. 確 定 所 需 安 裝 類 別 的 最 大 額 定 輸 入 電 壓 : 第 三 類 某 種 類 別 等 級 允 許 的 最 大 輸 入 電 壓 一 般 也 適 用 於 較 低 類 別 的 環 境 例 如, 如 果 儀 器 等 級 為 300 V RMS CAT III, 那 麼 在 第 二 類 環 境 中 在 300 V RMS 的 儀 器 上 工 作 也 是 安 全 的 需 要 的 探 棒 衰 減 = 目 測 電 壓 / 最 大 垂 直 設 定 / 格 數 TPS2000B:679 V P-P / 5 / 8 = 17x, 僅 P5150 和 P5122 提 供 足 夠 的 衰 減 THS3000:679 V P-P / 100 / 8 = 1x, 所 有 探 棒 都 提 供 足 夠 的 衰 減 6. 選 擇 滿 足 最 低 需 求 的 探 棒 對 TPS2000B,P5150 和 P5122 探 棒 適 合 這 一 測 試 場 景 對 THS3000,THP0301 P5150 和 P5122 探 棒 適 合 這 一 測 試 場 景 對 更 高 的 電 壓 位 準, 儀 器 通 常 會 額 外 確 定 較 低 類 別 的 等 級 值, 如 同 時 確 定 300 V RMS CAT III 和 600 V RMS CAT II 這 種 情 況 並 不 是 通 用 的, 因 此 使 用 者 必 須 在 儀 器 文 件 中 明 確 測 試 透 過 多 個 類 別 的 等 級 36

37 電 源 量 測 和 分 析 入 門 手 冊 目 錄 簡 介...38 電 源 供 應 設 計 問 題 針 對 量 測 需 要...38 切 換 模 式 電 源 供 應 基 礎 主 動 元 件 量 測 : 切 換 元 素 切 換 式 裝 置 的 功 率 耗 損 理 論...39 關 閉 耗 損...39 開 啟 耗 損...40 功 率 耗 損...40 安 全 工 作 區...41 動 態 開 點 電 阻...41 進 行 主 動 式 元 件 量 測...41 選 擇 適 當 的 量 測 解 決 方 案...42 示 波 器 的 效 能 指 標...42 上 升 時 間...42 取 樣 率 記 錄 長 度 電 源 量 測 和 分 析 軟 體 電 流 探 棒...44 消 除 探 棒 偏 移 和 雜 訊...46 自 動 除 去 偏 移...46 手 動 除 去 偏 移...46 被 動 元 件 量 測 : 磁 力 電 感 基 本 原 理...47 使 用 示 波 器 來 量 測 電 感...47 磁 性 功 率 耗 損 基 本 原 理...48 磁 心 耗 損...48 銅 耗 損...48 使 用 示 波 器 量 測 磁 性 功 率 耗 損...49 磁 性 性 質 基 本 原 理...49 B-H 圖...50 磁 性 屬 性 量 測...51 使 用 示 波 器 量 測 磁 性 品 質...52 電 源 線 量 測 電 源 品 質 量 測 基 本 原 理...53 使 用 示 波 器 量 測 電 源 品 質...54 結 論...54 電 源 量 測 和 分 析 37

38 第 二 章 : 電 力 電 子 測 試 技 術 與 應 用 技 巧 簡 介 電 源 供 應 器 是 將 電 力 從 一 種 形 式 轉 變 成 另 一 種 形 式 的 元 件 子 系 統 或 者 系 統 ; 通 常 是 將 交 流 電 (AC) 電 源 轉 換 為 直 流 電 (DC) 電 源 不 管 是 個 人 電 腦 軍 事 設 備 或 工 業 機 械 等 電 子 儀 器, 直 流 電 源 的 效 能 和 可 靠 性 是 決 定 操 作 能 否 正 常 的 關 鍵 電 源 供 應 器 有 多 種 不 同 的 種 類 和 大 小 ; 從 傳 統 的 類 比 類 型 到 高 效 率 的 切 換 模 式 電 源 供 應 器 都 有 而 這 全 都 面 臨 一 種 複 雜 動 態 的 操 作 環 境 各 種 情 況 下 的 裝 置 負 載 和 需 求 均 不 同 就 算 是 一 個 日 用 的 切 換 模 式 電 源 供 應 器, 也 必 須 能 夠 在 突 然 遠 超 過 平 常 操 作 水 準 的 尖 峰 供 電 量 中 存 活 下 來 設 計 電 源 供 應 器 的 工 程 師 或 是 使 用 電 源 供 應 器 的 系 統, 必 須 瞭 解 他 們 產 品 在 條 件 從 靜 止 到 最 壞 情 況 中 的 反 應 在 過 去, 描 述 電 源 供 應 器 的 反 應, 表 示 著 需 使 用 數 位 電 表 量 測 靜 態 電 流 和 電 壓, 並 以 計 算 機 或 者 電 腦 進 行 艱 深 的 運 算 今 天 大 多 數 工 程 師 轉 向 使 用 示 波 器 作 為 他 們 優 先 考 慮 的 功 率 量 測 平 台 現 今 的 示 波 器 可 配 備 整 合 式 功 率 量 測 功 能 和 分 析 軟 體, 因 而 簡 化 了 量 測 過 程 使 用 者 能 自 訂 關 鍵 參 數 自 動 化 計 算 並 在 數 秒 鐘 內 看 到 結 果, 且 不 只 是 粗 略 的 數 字 本 入 門 將 著 重 於 以 示 波 器 和 特 定 應 用 軟 體 所 設 計 的 切 換 模 式 電 源 供 應 器 量 測 電 源 供 應 設 計 問 題 針 對 量 測 需 要 理 想 中, 每 部 電 源 供 應 器 的 運 作 情 形, 都 應 與 用 以 設 計 的 數 學 模 型 相 同 但 是 在 現 實 世 界 裡, 元 件 並 不 完 美 ; 負 載 會 變 化 線 路 功 率 可 能 失 真 環 境 變 化 會 改 變 效 能 而 且, 效 能 的 改 變 和 成 本 需 求 使 得 電 源 供 應 器 的 設 計 更 為 複 雜 細 想 一 下 這 些 問 題.. 電 源 供 應 器 能 承 受 超 過 計 算 負 載 量 多 少 的 瓦 數, 而 且 能 承 受 多 久? 供 電 時 散 發 出 多 少 熱 量 過 熱 時 會 發 生 什 麼 事 又 需 要 多 少 冷 卻 氣 流? 負 載 嚴 重 超 出 時 會 發 生 什 麼 事? 裝 置 能 夠 維 持 預 估 的 輸 出 電 壓 嗎? 輸 出 發 生 短 路 時 供 應 器 會 產 生 什 麼 反 應? 供 應 器 的 輸 入 電 壓 改 變 時 會 發 生 什 麼 事? 設 計 師 被 要 求 做 出 比 較 省 空 間 降 溫 減 少 生 產 成 本 和 達 到 更 嚴 苛 EMI/EMC 標 準 的 供 應 器 只 有 嚴 苛 的 量 測 才 能 將 工 程 師 導 向 這 些 目 標 切 換 模 式 電 源 供 應 基 礎 現 代 最 普 遍 的 直 流 電 源 供 應 器 構 造 是 切 換 模 式 電 源 供 應 器 (SMPS), 它 能 有 效 率 地 處 理 負 載 的 變 化 SMPS 電 源 的 一 般 訊 號 路 徑 包 含 了 被 動 主 動 和 磁 性 元 件 SMPS 儘 可 能 少 用 類 似 電 阻 器 和 線 性 模 式 電 晶 體 等 耗 損 性 元 件, 而 著 重 於 那 些 ( 理 想 上 ) 低 失 真 的 元 件 : 切 換 模 式 電 晶 體 電 容 和 磁 鐵 38

39 第 二 章 : 電 力 電 子 測 試 技 術 與 應 用 技 巧 閘 極 漏 極 源 極 主 動 元 件 量 測 : 開 關 單 元 切 換 式 裝 置 的 功 率 耗 損 原 理 電 晶 體 切 換 電 路 會 在 轉 換 期 間 耗 損 能 量, 因 為 在 切 換 期 間, 會 釋 放 二 極 體 儲 存 的 電 能, 並 釋 放 寄 生 電 感 及 電 容 中 的 能 量 開 啟 耗 損 是 指 當 切 換 裝 置 從 關 閉 轉 換 成 開 啟 時 的 能 量 耗 損 關 閉 耗 損 是 指 當 裝 置 從 開 啟 轉 換 成 關 閉 時 的 耗 損 圖 1. 簡 化 的 切 換 模 式 電 源 供 應 器 線 路 圖 SMPS 裝 置 也 有 一 個 控 制 區 段, 包 含 了 像 是 脈 波 寬 度 調 1 變 調 節 器 脈 波 率 調 變 調 節 器 和 反 饋 迴 路 等 元 件 控 制 區 段 可 能 有 它 們 自 己 的 電 源 供 應 器 圖 1 是 一 張 簡 化 的 SMPS 線 路 圖, 顯 示 包 含 了 主 動, 被 動, 和 磁 鐵 元 件 的 電 力 轉 換 區 段 SMPS 技 術 是 以 Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors (MOSFET) 和 Insulated Gate Bipolar Transistors (IGBT) 等 電 子 半 導 體 切 換 裝 置 為 基 礎 的 這 些 裝 置 提 供 快 速 的 切 換 時 間 並 且 能 禁 得 住 不 穩 定 電 壓 尖 波 同 樣 重 要 的 是, 這 些 裝 置 無 論 在 開 啟 或 關 閉 的 狀 態 都 僅 耗 損 極 少 電 源, 可 在 獲 得 高 電 力 效 率 的 同 時 達 到 降 溫 的 目 的 大 體 上 來 說, 切 換 裝 置 決 定 了 SMPS 整 體 的 效 率 切 換 裝 置 的 關 鍵 量 測 包 括 了 : 切 換 耗 損 平 均 功 率 耗 損 安 全 操 作 區 域 和 其 他 1 被 動 式 元 件 主 動 式 元 件 磁 性 元 件 時 脈 本 入 門 討 論 的 是 有 關 電 源 路 徑 的 量 測, 包 括 幫 助 輸 出 的 內 部 元 件 量 測 控 制 區 段 量 測 是 以 比 較 傳 統 的 波 形 和 邏 輯 為 基 礎 的 觀 察 且 不 包 含 在 這 份 文 件 中 關 閉 耗 損 圖 2 以 圖 解 來 說 明 關 閉 耗 損 的 計 算 t 1 之 後, 切 換 電 流 下 降, 二 極 體 電 流 上 升 時 間 (t 2 t 1 ) 取 決 於 驅 動 程 式 為 MOSFET 之 閘 極 - 漏 極 電 容 器 C gd 充 電 的 速 度 有 多 快 轉 換 期 間 的 能 量 耗 損 以 下 列 公 式 來 表 示 : 1 E = V i t -t 2 [ ] off g L 2 0 其 中 : E off 是 轉 換 過 程 中 切 換 損 耗 的 平 均 能 量 V g 是 閘 極 電 壓 i L 是 流 經 電 感 器 的 電 流 t 2 是 轉 換 結 束 時 間 t 0 是 轉 換 開 始 時 間 這 個 公 式 假 設 電 壓 的 線 性 上 升 是 透 過 C ds ( 從 漏 極 至 源 極 的 電 容 ) 和 C gd C ds 和 C gd 是 寄 生 電 容 在 實 際 的 裝 置 中, 電 容 C gd 和 C ds 是 高 度 非 線 性 的, 會 依 漏 極 至 源 極 的 電 壓 而 有 所 變 化 在 某 個 程 度 上, 這 和 剛 才 所 看 到 的 理 論 式 計 算 是 不 同 的 就 IGBT 的 例 子 來 看, 會 因 為 末 端 電 流 現 象 的 關 係, 而 導 致 電 流 的 下 降 時 間 更 高 因 為 這 些 差 異, 而 使 得 擷 取 電 壓 變 化 的 實 際 設 定 更 形 重 要 若 示 波 器 配 備 專 用 電 源 量 測 軟 體, 則 可 大 大 地 簡 化 這 些 量 測 作 業 電 源 量 測 和 分 析 39

40 第 二 章 : 電 力 電 子 測 試 技 術 與 應 用 技 巧 電 晶 體 波 形 電 晶 體 波 形 二 極 體 波 形 二 極 體 波 形 區 域 E off 區 域 E off 圖 2. 計 算 關 閉 耗 損 2 圖 3. 內 含 電 容 負 載 之 MOSFET 中 的 開 啟 耗 損 開 啟 耗 損 圖 3 顯 示 在 內 含 電 容 負 載 以 及 具 有 二 極 體 復 原 充 電 功 能 的 MOSFET 中, 其 開 啟 耗 損 的 情 形 當 MOSFET 是 以 內 含 電 容 負 載 的 方 式 來 開 啟 時, 則 要 等 到 所 儲 存 的 電 能 回 復 時, 二 極 體 電 壓 才 會 增 加 因 此, 二 極 體 會 繼 續 以 負 極 方 向 來 傳 導 電 流, 直 到 它 能 夠 阻 斷 電 壓 這 樣 會 導 致 切 換 時 大 量 耗 損 反 向 的 復 原 電 流 取 決 於 二 極 體 路 徑 中 的 外 部 電 路 二 極 體 中 的 電 能 取 決 於 順 向 式 電 流, 以 及 在 二 極 體 關 閉 轉 換 期 間 下 降 電 流 的 di/dt 可 以 使 用 下 面 的 公 式 估 算 轉 換 過 程 中 損 耗 的 能 量 : t 1 on a a t0 E = V (t) i (t) dt 其 中 : E on 是 轉 換 過 程 中 切 換 損 耗 的 平 均 能 量 v a (t) 是 暫 態 閘 極 電 壓 i a (t) 是 流 經 開 關 的 暫 態 電 流 t 1 是 轉 換 結 束 時 間 t 0 是 轉 換 開 始 時 間 功 率 耗 損 總 耗 損 量 為 切 換 裝 置 中 的 平 均 功 率 耗 損 量 這 包 括 切 換 耗 損 和 傳 導 耗 損 在 總 耗 損 量 的 計 算 公 式 中 : 1 T P s Loss = V switch(t) I switch(t) dt T 0 s 2 簡 化 並 修 改 自 一 份 標 題 為 Fundamentals of Power Electronics 的 報 告, 作 者 為 科 羅 拉 多 大 學 的 Robert A. Erickson 其 中 : P Loss 是 開 關 中 的 平 均 功 率 損 耗 V switch 是 流 經 開 關 的 暫 態 電 壓 I switch 是 流 經 開 關 的 暫 態 電 流 T s 是 開 關 週 期 40

41 第 二 章 : 電 力 電 子 測 試 技 術 與 應 用 技 巧 安 全 工 作 區 切 換 裝 置 的 安 全 工 作 區 (SOA) 量 測 標 示 出 電 壓 和 電 流, 以 描 繪 該 裝 置 的 作 業 區 域 通 常 針 對 電 源 可 能 遇 到 的 不 同 操 作 狀 況, 來 建 立 SOA 標 示 圖, 是 很 有 用 的 切 換 裝 置 製 造 商 的 資 料 表 單 會 概 述 該 切 換 裝 置 的 特 定 限 制 目 的 就 是 要 確 定 切 換 裝 置 能 夠 接 受 電 源 必 須 在 其 使 用 者 環 境 中 處 理 的 作 業 限 制 SOA 測 試 變 數 可 能 包 含 各 種 負 載 狀 況 作 業 溫 度 的 變 化 高 低 線 性 輸 入 電 壓 等 等 圖 4 是 SOA 軌 跡 實 例 SOA 測 試 通 常 會 使 用 下 列 公 式 來 計 算 功 率 值 : P n = V n I n 其 中 : P n 是 即 時 功 率 值 V n 是 電 壓 值 I n 是 電 流 值 n 是 特 定 端 點 的 樣 本 下 列 公 式 可 計 算 平 均 功 率 : 1 P = V I N n=n Avg n=0 n n 其 中 : N 是 標 示 圖 中 擁 有 相 同 值 的 樣 本 數 圖 4. 這 個 範 例 來 自 DPOPWR, 說 明 SMPS 的 SOA 標 示 圖 該 標 示 圖 可 與 切 換 裝 置 製 造 商 所 公 佈 的 資 料 做 比 較 動 態 開 點 電 阻 可 以 使 用 元 件 產 品 技 術 資 料 中 所 提 供 的 RDS ON 值, 估 算 開 關 裝 置 在 開 啟 狀 態 下 的 電 阻 但 是, 實 際 電 阻 ( 進 而 是 切 換 傳 導 損 耗 ) 並 不 是 恆 定 不 變 的, 可 能 會 隨 著 切 換 電 壓 或 電 流 變 化 而 明 顯 變 化 di/dt 和 dv/dt di/dt 量 測 代 表 切 換 期 間 的 電 流 變 更 率,dv/dt 代 表 切 換 期 間 的 電 壓 變 更 率 進 行 主 動 式 元 件 量 測 對 習 慣 了 使 用 示 波 器 進 行 高 頻 寬 量 測 的 工 程 師 來 說, 電 源 量 測 由 於 頻 率 相 對 較 低, 似 乎 會 比 較 簡 單 但 實 際 上, 電 源 量 測 帶 來 了 高 速 電 路 設 計 人 員 前 所 未 有 的 一 系 列 挑 戰 流 經 切 換 裝 置 的 電 壓 可 能 會 非 常 大, 通 常 是 浮 動 的, 即 不 參 考 接 地 位 準, 訊 號 的 脈 寬 週 期 頻 率 和 工 作 週 期 (duty cycle) 會 不 一 致 必 須 真 實 地 擷 取 和 分 析 波 形 的 不 理 想 特 性 電 源 量 測 和 分 析 41

42 第 二 章 : 電 力 電 子 測 試 技 術 與 應 用 技 巧 選 擇 適 當 的 量 測 解 決 方 案 在 量 測 交 換 式 電 源 供 應 器 時, 必 需 選 擇 能 夠 勝 任 工 作 的 工 具 為 在 測 試 過 程 中 啟 動 和 關 閉 SMPS, 可 能 要 求 來 自 信 號 源 的 脈 衝 激 勵 訊 號 為 準 確 地 模 擬 正 常 工 作 條 件 下 的 閘 極 驅 動 訊 號, 激 勵 訊 號 必 須 有 可 以 調 整 的 占 空 比 邊 緣 轉 態 時 間 和 頻 率 為 驅 動 IGBT 裝 置, 激 勵 源 必 須 能 夠 產 生 要 求 的 電 壓, 一 般 在 12 V 15 V 當 然, 示 波 器 必 須 有 基 本 頻 寬 和 取 樣 率, 處 理 SMPS 內 部 的 切 換 頻 率 此 外, 示 波 器 必 須 有 深 記 憶 體, 提 供 在 以 高 時 序 解 析 度 進 行 低 頻 長 擷 取 時 所 需 的 記 錄 長 度 電 源 量 測 還 要 求 至 少 兩 個 通 道, 一 個 用 於 電 壓 量 測, 一 個 用 於 電 流 量 測 將 裝 置 連 接 到 示 波 器 的 探 棒 也 同 樣 重 要 測 試 中 要 求 同 時 使 用 多 種 探 棒, 如 單 端 探 棒 差 動 式 探 棒 和 電 流 探 棒 應 用 軟 體 可 以 提 高 電 源 量 測 的 簡 便 性 和 可 靠 性, 使 這 一 系 列 工 具 發 揮 最 大 功 效 示 波 器 的 效 能 指 標 選 擇 示 波 器 時 考 慮 的 主 要 效 能 指 標 有 上 升 時 間 取 樣 率 記 錄 長 度, 以 及 提 供 的 電 源 量 測 分 析 軟 體 上 升 時 間 儘 管 切 換 訊 號 速 度 相 對 較 低, 但 訊 號 的 上 升 時 間 可 能 會 相 當 快 為 準 確 地 進 行 量 測, 示 波 器 的 上 升 時 間 至 少 要 快 五 倍, 才 能 擷 取 快 速 轉 態 的 關 鍵 細 節 RiseTime oscilloscope = RiseTime SwitchingSignal 5 例 如, 如 果 切 換 訊 號 的 上 升 時 間 為 5 ns, 那 麼 示 波 器 的 上 升 時 間 至 少 應 該 是 1 ns, 才 能 準 確 地 進 行 量 測 為 提 供 這 麼 快 的 上 升 時 間, 示 波 器 的 頻 寬 一 般 至 少 要 達 到 350 MHz 取 樣 率 取 樣 率 以 每 秒 樣 點 數 (S/s) 表 示, 指 數 位 示 波 器 擷 取 訊 號 取 樣 點 的 頻 率 取 樣 率 越 快, 波 形 解 析 度 越 高, 波 形 越 詳 細, 遺 失 關 鍵 資 訊 或 事 件 的 可 能 性 越 低 為 驗 證 SMPS 切 換 過 程 中 一 般 出 現 的 振 鈴, 示 波 器 的 取 樣 率 必 須 足 夠 快, 以 便 擷 取 切 換 訊 號 邊 緣 上 的 多 個 取 樣 點 記 錄 長 度 示 波 器 在 一 段 時 間 內 擷 取 事 件 的 功 能, 取 決 於 所 使 用 的 取 樣 率, 以 及 儲 存 所 收 到 之 訊 號 取 樣 的 記 憶 體 深 度 ( 記 錄 長 度 ) 記 憶 體 會 直 接 以 取 樣 率 的 比 例 來 填 滿 若 取 樣 率 的 設 定 值 夠 高, 足 以 提 供 詳 細 的 高 解 析 度 來 檢 視 訊 號, 則 記 憶 體 很 快 就 會 填 滿 了 就 許 多 SMPS 功 率 量 測 來 說, 都 必 須 擷 取 四 分 之 一 或 二 分 之 一 週 期 (90 或 180 度 ) 的 功 率 頻 率 訊 號 ; 有 些 甚 至 需 要 一 整 週 期 的 功 率 頻 率 訊 號 60 Hz 功 率 頻 率 的 1/2 週 期 的 時 間 是 8 ms 多 在 取 樣 率 為 1 GS/s 時, 需 要 8 M 點 的 記 錄 長 度, 才 能 擷 取 這 麼 長 的 時 間 電 源 量 測 和 分 析 軟 體 應 用 軟 體 可 以 大 幅 提 高 示 波 器 上 電 源 量 測 和 分 析 的 簡 便 程 度, 其 自 動 執 行 常 用 量 測, 提 供 詳 細 的 測 試 報 告, 簡 化 了 某 些 複 雜 的 量 測 情 況, 如 量 測 高 低 壓 訊 號, 進 行 切 換 損 耗 和 功 率 損 耗 量 測 42

43 第 二 章 : 電 力 電 子 測 試 技 術 與 應 用 技 巧 磁 性 元 件 閘 極 漏 極 源 極 時 脈 圖 5. MOSFET 切 換 裝 置, 顯 示 量 測 點 圖 6. 切 換 裝 置 上 的 一 般 訊 號 一 次 擷 取 同 時 測 得 100 伏 特 和 100 毫 伏 若 要 透 過 切 換 裝 置 來 量 測 切 換 耗 損 和 平 均 功 率 耗 損, 示 波 器 必 須 先 分 別 判 讀 開 啟 和 關 閉 期 間, 通 過 切 換 裝 置 的 電 壓 在 AC/DC 轉 換 器 中, 通 過 切 換 裝 置 的 電 壓 範 圍 會 有 很 大 的 動 態 變 化 開 啟 狀 態 期 間, 通 過 切 換 裝 置 的 電 壓 需 視 切 換 裝 置 的 類 型 而 定 圖 5 所 示 的 MOSFET 中, 開 啟 的 電 壓 是 波 道 電 阻 和 電 流 的 產 物 在 Bipolar Junction Transistors (BJT) 和 IGBT 裝 置 中, 電 壓 主 要 是 依 據 飽 和 電 壓 下 降 (VCE sat ) 關 閉 狀 態 的 電 壓 則 是 依 據 操 作 輸 入 的 電 壓 和 切 換 式 轉 換 器 的 拓 樸 一 般 專 為 電 算 設 備 所 設 計 的 DC 電 源 都 可 以 在 一 般 用 途 的 電 壓 上 操 作 ( 從 80 V rms 到 264 V rms ) 在 最 大 輸 入 電 壓 下, 通 過 切 換 裝 置 (TP1 與 TP2 之 間 ) 的 關 閉 狀 態 電 壓 可 高 達 750 伏 特 在 開 啟 狀 態 下, 通 過 相 同 端 子 的 電 壓 範 圍 可 從 數 毫 伏 到 大 約 一 伏 特 圖 6 顯 示 切 換 裝 置 上 一 般 訊 號 的 特 色 必 須 先 量 測 這 些 關 閉 和 開 啟 的 電 壓, 才 能 在 切 換 裝 置 上 精 確 地 量 測 功 率 但 是 一 般 8 位 元 的 數 位 示 波 器 缺 少 動 態 的 範 圍, 無 法 ( 在 同 一 量 測 週 期 中 ) 精 確 地 測 得 開 啟 期 間 的 毫 伏 範 圍 訊 號, 以 及 關 閉 期 間 的 高 電 壓 圖 7. DPOPWR 輸 入 頁, 可 讓 使 用 者 輸 入 RDS ON 和 VCE sat 的 資 料 表 單 值 若 要 擷 取 這 個 訊 號, 示 波 器 的 垂 直 範 圍 可 設 為 每 格 100 伏 特 在 這 樣 的 設 定 下, 示 波 器 將 會 接 受 高 達 1000 伏 特 的 電 壓 ; 因 此, 不 需 要 加 強 示 波 器, 即 可 取 得 700 伏 特 的 訊 號 使 用 這 種 設 定 的 問 題, 就 是 最 高 靈 敏 度 ( 其 可 解 析 的 最 小 訊 號 振 幅 ) 為 1000/256, 或 大 約 4 伏 特 Tektronix 以 DPOPWR 應 用 程 式 的 功 能 來 解 決 這 個 問 題, 它 可 以 讓 使 用 者 從 裝 置 資 料 表 單 將 RDS ON 或 VCE sat 值 輸 入 圖 7 中 所 示 的 量 測 功 能 表 另 外, 如 果 所 測 得 的 電 壓 是 在 示 波 器 的 靈 敏 度 範 圍 內,DPOPWR 就 可 以 使 用 所 擷 取 的 資 料 來 計 算, 不 需 手 動 輸 入 那 些 值 電 源 量 測 和 分 析 43

44 第 二 章 : 電 力 電 子 測 試 技 術 與 應 用 技 巧 圖 8. 傳 播 延 遲 對 電 源 量 測 的 影 響 電 流 探 棒 數 位 示 波 器 進 行 電 源 量 測 時, 必 需 量 測 流 經 MOSFET 開 關 裝 置 漏 極 到 源 極 的 電 壓 和 電 流 或 流 經 IGBT 的 集 電 極 到 發 射 器 電 壓 這 一 任 務 要 求 使 用 兩 支 不 同 的 探 棒 : 一 支 高 壓 差 動 式 探 棒 和 一 支 電 流 探 棒, 後 者 通 常 是 非 侵 入 式 霍 爾 效 應 型 的 探 棒 每 種 探 棒 都 有 自 己 的 傳 播 延 遲 特 性, 這 兩 種 延 遲 之 差 稱 為 偏 移, 會 導 致 時 序 量 測 不 準 確 及 功 率 波 形 失 真 必 需 瞭 解 探 棒 的 傳 播 延 遲 對 最 大 峰 值 功 率 和 區 域 量 測 的 影 響 畢 竟, 功 率 是 電 壓 和 電 流 之 積, 如 果 相 乘 的 兩 個 變 數 並 沒 有 在 時 間 完 美 對 準, 那 麼 結 果 會 不 正 確 在 探 棒 沒 有 正 確 校 正 偏 移 時, 會 損 害 量 測 準 確 度, 如 切 換 損 耗 圖 8 所 示 的 測 試 設 定 為 探 棒 探 針 上 的 訊 號 ( 下 面 的 軌 跡 顯 示 畫 面 ) 與 傳 播 延 遲 後 示 波 器 前 面 板 上 的 訊 號 ( 上 面 的 軌 跡 顯 示 畫 面 ) 的 比 較 44

45 第 二 章 : 電 力 電 子 測 試 技 術 與 應 用 技 巧 圖 9. 電 壓 訊 號 與 電 流 訊 號 之 間 9.4 ns 的 偏 移 圖 11. 在 偏 移 校 正 過 程 後 電 壓 訊 號 與 電 流 訊 號 對 準 圖 10. 在 這 一 偏 移 下, 功 率 波 形 的 峰 值 振 幅 是 W 圖 12. 在 偏 移 校 正 後 峰 值 振 幅 上 升 到 W ( 高 出 5.6%) 圖 9 到 圖 12 為 探 棒 偏 移 影 響 的 實 際 示 波 器 螢 幕 畫 面 圖 9 顯 示 電 壓 探 棒 和 電 流 探 棒 之 間 的 偏 移, 圖 10 則 顯 示 在 沒 有 校 正 兩 支 探 棒 偏 移 前 獲 得 的 量 測 結 果 (4.958 W) 圖 11 顯 示 校 正 探 棒 偏 移 的 影 響 兩 條 參 考 軌 跡 重 疊, 表 示 延 遲 已 經 均 衡 圖 12 中 的 量 測 結 果 說 明 正 確 校 正 偏 移 的 重 要 性 這 一 實 例 證 明, 偏 移 導 入 5.6% 的 量 測 誤 差 準 確 校 正 偏 移 可 減 少 峰 對 峰 值 功 率 損 耗 量 測 的 誤 差 電 源 量 測 和 分 析 45

46 第 二 章 : 電 力 電 子 測 試 技 術 與 應 用 技 巧 DPOPWR 功 率 量 測 軟 體 會 自 動 校 準 所 選 擇 的 探 棒 組 合 該 軟 體 會 利 用 通 電 中 的 電 流 和 電 壓 訊 號, 來 除 去 電 壓 和 電 流 探 棒 之 間 的 傳 輸 延 遲 差 異, 以 控 制 示 波 器, 並 調 整 電 壓 和 電 流 波 道 之 間 的 延 遲 另 外 還 有 一 種 靜 電 校 準 功 能, 但 需 要 特 定 電 壓 和 電 流 探 棒 具 有 持 續 且 可 重 複 的 傳 輸 延 遲 靜 電 校 準 功 能 會 依 據 內 含 的 選 定 探 棒 傳 輸 時 間 表 ( 例 如 本 文 件 常 談 到 Tektronix 的 探 棒 ), 自 動 調 整 選 定 電 壓 和 電 流 波 道 之 間 的 延 遲 這 項 技 術 提 供 快 速 又 簡 單 的 方 法 來 簡 化 校 準 的 工 作 消 除 探 棒 偏 移 和 雜 訊 差 動 與 電 流 探 棒 可 能 會 有 輕 微 的 偏 移 在 進 行 量 測 前 應 除 去 偏 移, 以 免 影 響 精 確 度 有 些 探 棒 具 有 自 動 化 的 內 建 方 法 來 除 去 偏 移, 其 他 探 棒 則 可 能 需 要 手 動 程 序 來 除 去 偏 移 自 動 除 去 偏 移 配 備 TekVPI TM 探 棒 介 面 的 探 棒, 可 與 示 波 器 搭 配 使 用, 以 去 除 訊 號 路 徑 中 的 所 有 DC 偏 移 錯 誤 按 TekVPI TM 探 棒 上 的 功 能 表 按 鈕, 會 在 示 波 器 上 出 現 探 棒 控 制 對 話 方 塊, 顯 示 AutoZero 功 能 圖 13. TDSPWR3 軟 體 功 能 表 上 的 訊 號 調 整 選 項 此 選 項 會 在 切 換 裝 置 關 閉 期 間, 將 電 流 設 為 零 選 擇 AutoZero 選 項, 將 自 動 除 去 量 測 系 統 中 的 DC 偏 移 錯 誤 成 空 值 TekVPI TM 電 流 探 棒 在 探 棒 體 上 也 有 Degauss/AutoZero 按 鈕, 按 下 AutoZero 按 鈕, 將 除 去 所 有 量 測 系 統 中 出 現 的 DC 偏 移 錯 誤 手 動 除 去 偏 移 大 部 分 的 差 動 電 壓 探 棒 都 有 內 建 的 DC 偏 移 修 正 控 制 功 能, 讓 除 去 偏 移 的 程 序 變 得 更 簡 單 同 樣 地, 在 執 行 量 測 之 前, 也 必 須 調 整 電 流 探 棒 請 注 意, 這 些 探 棒 都 是 作 用 中 的 裝 置, 而 且 即 使 是 在 沒 有 活 動 的 狀 態 下, 還 是 會 有 低 度 的 雜 訊 存 在 這 個 雜 訊 會 影 響 以 電 壓 及 電 流 波 形 資 料 為 依 據 的 量 測 值 DPOPWR 軟 體 套 件 包 含 訊 號 調 整 功 能 ( 圖 13), 可 降 低 探 棒 固 有 雜 訊 的 效 應 46

47 第 二 章 : 電 力 電 子 測 試 技 術 與 應 用 技 巧 被 動 元 件 量 測 : 磁 力 被 動 元 件 就 是 沒 有 放 大 或 切 換 訊 號 的 元 件 電 源 會 使 用 完 整 範 圍 的 被 動 元 件, 例 如 電 阻 器 和 電 容 器, 但 是 從 量 測 的 角 度 來 看, 主 要 焦 點 是 在 磁 性 元 件 上 ( 磁 力 ), 尤 其 是 電 感 器 和 變 壓 器 電 感 器 和 變 壓 器 都 是 以 銅 線 纏 繞 鐵 線 圈 心 而 成 電 感 器 會 隨 著 頻 率 增 加 阻 抗, 阻 抗 高 頻 率 多 於 低 頻 率 如 此 可 以 讓 它 在 電 源 輸 入 及 輸 出 時, 能 夠 用 來 過 濾 變 壓 器 將 電 壓 和 電 流 從 一 次 側 連 結 到 二 次 側, 以 增 加 或 減 少 訊 號 訊 號 位 準 ( 電 壓 或 電 流 其 中 之 一, 不 會 二 種 同 時 進 行 ) 因 此, 變 壓 器 可 以 在 一 次 側 接 受 120 伏 特, 然 後 在 二 次 側 減 少 為 12 伏 特, 並 且 在 二 次 側 增 加 成 比 例 的 電 流 請 注 意, 這 不 能 視 為 增 強, 因 為 訊 號 的 淨 功 率 並 沒 有 增 加 由 於 變 壓 器 的 主 要 和 二 次 側 並 不 通 電, 所 以 也 會 用 它 們 來 隔 離 電 路 元 素 可 以 幫 助 判 斷 電 源 效 能 的 部 分 量 測 值 包 括 : 電 感 功 率 耗 損 ( 磁 力 ) 磁 性 電 感 基 本 原 理 電 源 供 應 器 使 用 電 感 做 為 能 源 儲 存 裝 置 濾 波 器 或 變 壓 器 電 感 被 當 作 變 壓 器 使 用 時, 可 協 助 維 持 切 換 模 式 電 力 系 統 中 的 震 盪 設 計 師 必 須 監 視 此 裝 置 在 特 定 操 作 條 件 下 的 反 應 電 感 值 會 隨 著 電 流 和 電 壓 源 激 發 訊 號 波 形 和 操 作 的 頻 率 而 改 變 電 感 的 定 義 為 : -Vdt L= Henry I 其 中 : L 為 電 感 V 為 整 個 電 感 的 電 壓 I 是 通 過 電 感 的 電 流 dt 是 訊 號 的 變 化 率 ; 斜 率 電 感 量 測 設 備 有 數 種 不 同 的 類 型 以 LCR 計 量 器 為 例, 它 使 用 內 建 的 訊 號 產 生 器 激 發 受 測 的 電 感, 然 後 使 用 橋 式 平 衡 技 術 來 量 測 裝 置 的 阻 抗 LCR 計 量 器 使 用 正 弦 波 波 形 做 為 信 號 源 但 在 實 際 的 電 源 供 應 器 中, 訊 號 是 一 個 高 電 壓 高 電 流 的 方 波 因 此 為 取 得 較 精 確 的 圖 像, 大 部 分 電 源 供 應 器 的 設 計 師 都 寧 願 選 擇 觀 察 電 感 在 電 源 供 應 器 的 動 態 變 更 環 境 中 的 反 應 使 用 示 波 器 來 量 測 電 感 現 用 電 源 供 應 中 用 於 量 測 電 感 最 方 便 的 工 具 為 示 波 器 電 感 量 測 本 身 就 像 探 查 磁 性 元 件 的 電 壓 和 所 通 過 電 流 一 樣 簡 單, 很 像 之 前 所 描 述 的 切 換 裝 置 量 測 電 源 量 測 和 分 析 47

48 第 二 章 : 電 力 電 子 測 試 技 術 與 應 用 技 巧 鐵 心 材 料 功 率 損 耗 密 度 圖 14. DPOPWR 應 用 軟 體 所 產 生 的 電 感 量 測 (W/cm 3 ) 圖 14 所 示 為 這 類 電 感 量 測 的 結 果 此 處 軟 體 已 計 算 出 電 感 為 微 亨 (microhenry) 磁 性 功 率 耗 損 基 本 原 理 磁 性 功 率 耗 損 會 影 響 電 源 供 應 器 的 效 率 可 靠 度 和 熱 效 能 與 磁 性 元 件 相 關 的 功 率 耗 損 有 兩 種 : 核 心 耗 損 和 銅 耗 損 磁 心 耗 損 磁 心 耗 損 包 含 磁 滯 耗 損 和 渦 流 耗 損 磁 滯 耗 損 與 DC 通 量 頻 率 有 關 每 單 位 體 積 的 磁 滯 耗 損 以 下 列 公 式 表 示 : P = H db Hyst 其 中 : P Hyst 為 每 單 位 體 積 的 磁 滯 耗 損 H 為 磁 場 強 度 B 為 磁 通 量 密 度 圖 15. 不 同 切 換 頻 率 下 磁 蕊 耗 損 對 磁 通 量 密 度 的 分 布 圖 您 可 以 使 用 磁 心 製 造 商 的 產 品 規 格 表 ( 如 圖 15 所 示 ) 來 計 算 磁 心 耗 損 此 處 製 造 商 已 指 定 在 I 和 III 象 限 作 業 中 之 正 弦 波 激 發 的 耗 損 此 外 製 造 商 也 指 定 了 一 個 經 驗 關 係 式, 以 計 算 在 不 同 的 AC 磁 通 量 密 度 和 頻 率 下 的 磁 心 耗 損 銅 耗 損 造 成 銅 耗 損 的 原 因 是 因 為 銅 線 圈 中 的 電 阻 計 算 銅 耗 損 的 公 式 如 下 : 2 P = I R cu rms wdg 其 中 : P cu 為 銅 線 耗 損 I rms 為 通 過 磁 性 元 件 的 rms 電 流 R wdg 為 線 圈 電 阻, 此 電 阻 會 隨 著 DC 電 阻 集 膚 效 應 和 鄰 近 效 應 而 改 變 48

49 第 二 章 : 電 力 電 子 測 試 技 術 與 應 用 技 巧 使 用 示 波 器 量 測 磁 性 功 率 耗 損 您 可 以 利 用 核 心 廠 商 產 品 規 格 表 中 所 提 供 的 資 訊, 以 及 執 行 功 率 量 測 軟 體 之 示 波 器 所 產 生 的 結 果, 快 速 推 導 出 總 功 率 耗 損 和 核 心 耗 損 的 值 然 後 使 用 這 兩 個 值 來 計 算 銅 耗 損 知 道 不 同 的 功 率 耗 損 元 件 後, 便 可 以 找 出 磁 性 元 件 造 成 功 率 耗 損 的 原 因 磁 性 元 件 功 率 耗 損 的 計 算 方 式, 有 部 分 會 受 到 所 量 測 元 件 的 類 型 所 影 響 受 測 裝 置 可 能 是 單 線 圈 電 感 多 線 圈 電 感 或 變 壓 器 圖 16 所 示 為 使 用 DPOPWR 軟 體 量 測 單 一 線 圈 電 感 的 結 果 波 道 1 ( 黃 色 軌 跡 ) 整 個 電 感 的 電 壓, 而 波 道 2 ( 藍 色 軌 跡 ) 則 是 電 流, 量 測 的 方 式 是 以 非 插 入 式 的 電 流 探 棒 穿 過 電 感 來 量 測 DPOPWR 套 件 會 自 動 計 算 和 顯 示 功 率 耗 損 圖, 如 此 處 所 顯 示 的 毫 瓦 多 線 圈 電 感 所 需 的 方 式 稍 微 有 些 不 同 總 功 率 耗 損 為 個 別 線 圈 耗 損 的 總 和 TotalPowerLoss = PowerLoss L1 + PowerLoss L2 + PowerLoss L3 + 計 算 變 壓 器 耗 損 所 用 的 公 式 會 有 更 多 不 同 : TotalPowerLoss = PowerLoss PR (PowerLoss S1 + PowerLoss S2 + ) 圖 16. 使 用 DPOPWR 所 測 得 之 單 線 圈 電 感 的 功 率 耗 損 在 一 次 側 所 測 得 的 功 率 耗 損 將 包 含 二 次 側 的 反 射 功 率 因 此, 您 必 須 先 量 測 一 次 側 和 二 次 側 的 功 率 後, 再 使 用 變 壓 器 方 程 式 來 計 算 功 率 耗 損 磁 性 性 質 基 本 原 理 切 換 模 式 的 電 源 供 應 器 必 須 能 夠 適 應 各 種 操 作 條 件, 並 且 一 樣 可 靠 為 了 擁 有 最 佳 效 能, 設 計 師 一 般 都 會 指 定 由 製 造 商 所 提 供 使 用 B-H ( 磁 滯 ) 曲 線 的 磁 性 元 件, 即 變 壓 器 和 電 感 這 些 曲 線 定 義 磁 性 核 心 材 料 發 展 的 效 能 包 括 作 業 電 壓 電 流 拓 樸 和 轉 換 器 等 因 數, 都 必 須 維 持 在 磁 滯 曲 線 的 線 性 區 域 內 顯 然, 有 這 麼 多 變 數 時, 這 個 目 標 不 太 容 易 達 成 驗 證 磁 性 元 件 的 工 作 區 域, 同 時 在 SMPS 內 保 持 工 作, 對 確 定 電 源 的 穩 定 性 至 關 重 要 量 測 程 式 包 括 繪 制 磁 滯 迴 路 軌 跡 及 研 究 電 感 器 和 變 壓 器 的 磁 性 屬 性 電 源 量 測 和 分 析 49

50 第 二 章 : 電 力 電 子 測 試 技 術 與 應 用 技 巧 磁 性 通 量 密 度 (B) 這 些 為 圖 17 中 的 定 義 所 用 的 變 數 : 磁 場 強 度 (H) 是 用 於 傳 導 受 測 材 料 中 磁 通 量 的 磁 場 其 單 位 以 每 公 尺 的 安 培 數 來 表 示 N H k(t) = I k(t)* l 飽 和 磁 通 密 度 (Bs) 是 材 料 中 所 能 傳 導 的 最 大 磁 通 量 密 度, 不 論 外 部 應 用 磁 場 H 的 大 小 為 何 磁 場 強 度 (H) k ϕ = V(t) dt k 和 : ϕ B(t)= k k N S 剩 餘 磁 通 量 密 度 (B r ) 是 外 部 應 用 磁 場 (H) 在 產 生 磁 滯 迴 路 而 歸 零 之 後, 殘 餘 在 材 料 中 的 傳 導 磁 通 量 密 度 圖 17. 磁 性 元 件 的 一 般 B-H ( 磁 滯 ) 圖 B-H 圖 B-H 圖 為 磁 性 性 質 的 特 性 圖 17 所 示 為 正 弦 波 激 發 的 典 型 B-H 圖 若 要 繪 製 B-H 量 測 圖, 開 始 時 必 須 準 備 下 列 資 訊 : 流 經 磁 性 元 件 的 電 壓 (V) 磁 性 電 流 (I) 圈 數 (N) 磁 長 (L) 截 面 積 (A) 表 面 積 (S) 矯 磁 力 (H c ) 是 H 軸 與 磁 滯 迴 路 的 截 距 上 的 H 值, 表 示 在 磁 滯 迴 路 量 測 週 期 時, 要 使 傳 導 磁 通 量 密 度 (B) 歸 零 所 需 的 外 部 磁 場 H c 的 正 負 軸 對 稱 初 始 磁 導 性 (µi) 是 傳 導 磁 通 量 密 度 (B) 與 H 到 達 零 時 之 應 用 磁 場 (H) 的 比 率 此 為 磁 滯 迴 路 中 任 一 點 之 B 與 H 的 比 率 此 外, 最 大 振 幅 導 磁 系 數 是 磁 滯 迴 路 正 週 期 第 一 象 限 上 的 B 與 H 之 比, 是 從 原 點 畫 出 的 直 線 斜 率 50

51 第 二 章 : 電 力 電 子 測 試 技 術 與 應 用 技 巧 磁 性 屬 性 量 測 電 感 器 作 為 電 源 輸 入 和 輸 出 上 的 濾 波 器 使 用, 可 以 有 單 個 線 圈, 也 可 以 有 多 個 線 圈 若 要 量 測 磁 性 性 質, 必 須 提 供 下 列 資 訊 : 通 過 磁 性 元 件 的 電 壓 (V) 磁 化 電 流 (I) 圈 數 (N) 磁 長 (L) 截 面 積 (A) 電 感 電 壓 和 電 流 的 公 式 如 下 : di l (t) V L(t) = R i l(t)+ L dt 在 典 型 的 DC-to-DC ( 直 流 電 對 直 流 電 ) 的 變 壓 器 中, 其 線 圈 中 的 磁 通 量 計 算 公 式 如 下 : di l (t) d ϕ L(t) L = N dt dt 圖 18. 多 線 圈 磁 鐵 元 件 理 想 的 變 壓 器 和 : [(n + 1)T ] = [ nτ ] ϕ ϕ L s L s 和 : i 1(t) = i M(t)+ i 1(t) 圖 18 所 示 為 典 型 的 多 線 圈 磁 性 元 件, 此 元 件 可 能 做 為 耦 合 電 感 或 變 壓 器 計 算 此 電 路 作 業 的 電 氣 公 式 如 下 : 和 : v 1(t) v 2(t) v 3(t) = = n n n 若 要 計 算 網 路 磁 化 電 流, 必 須 量 測 i 1 (t) i 2 (t) 和 i 3 (t) 若 已 知 網 路 磁 化 電 流, 則 B-H 分 析 程 序 就 類 似 於 計 算 單 一 線 圈 電 感 時 所 用 的 程 序 磁 通 量 會 隨 著 網 路 磁 化 電 流 而 改 變 在 所 有 線 圈 中 所 量 測 電 流 的 向 量 總 和, 即 等 於 磁 化 電 流 i 1(t) n 1 = -i 2(t) n2 - i 3(t) n 3 電 源 量 測 和 分 析 51

52 第 二 章 : 電 力 電 子 測 試 技 術 與 應 用 技 巧 圖 19. 單 線 圈 電 感 的 B-H 圖 圖 20. 變 壓 器 的 B-H 圖 使 用 示 波 器 量 測 磁 性 品 質 Tektronix DPOPWR 套 件 等 描 述 功 率 量 測 的 軟 體, 可 以 利 用 示 波 器 大 幅 放 大 磁 性 性 質 的 量 測 在 許 多 情 況 下, 您 只 需 量 測 電 壓 和 磁 化 電 流 即 可 軟 體 會 自 動 為 您 計 算 磁 性 性 質 的 量 測 值 圖 19 描 述 在 單 一 線 圈 電 感 上 量 測 DPOPWR 磁 性 性 質 的 結 果, 也 可 在 具 備 主 要 與 二 次 側 電 流 來 源 的 變 壓 器 上 進 行 量 測 在 圖 20 中, 波 道 1 ( 黃 色 軌 跡 ) 為 整 個 變 壓 器 的 電 壓, 波 道 2 ( 藍 色 軌 跡 ) 為 通 過 一 次 側 的 電 流, 波 道 3 ( 洋 紅 色 軌 跡 ) 為 通 過 二 次 側 的 電 流 透 過 波 道 2 和 波 道 3 的 資 料, 軟 體 便 可 算 出 磁 化 電 流 某 些 電 源 量 測 軟 體 可 以 利 用 這 項 資 訊 建 立 磁 性 元 件 的 正 確 B-H 圖, 並 分 析 其 效 能 的 特 性 DPOPWR 軟 體 會 在 所 擷 取 的 記 憶 體 中, 計 算 每 個 週 期 的 B-H 圖 52

53 第 二 章 : 電 力 電 子 測 試 技 術 與 應 用 技 巧 電 流 測 試 點 ( 非 侵 入 式 AC/DC 探 棒 ) 線 路 濾 波 器 PFC 控 制 PWM 控 制 電 壓 測 試 點 圖 21. SMPS 電 源 供 應 器 ( 只 有 主 要 部 分 ) 及 其 電 源 品 質 量 測 測 試 點 的 簡 圖 量 測 電 源 品 質 時, 必 須 有 同 步 輸 入 的 V AC 和 I AC 讀 數 電 源 線 量 測 電 源 線 量 測 可 分 析 供 應 器 與 其 使 用 環 境 互 動 時 的 特 性 您 必 須 記 得 電 源 供 應 器 可 以 有 各 種 大 小, 如 個 人 電 腦 內 的 小 型 風 扇 箱 供 應 工 廠 馬 達 的 大 型 裝 置 以 及 支 援 電 話 銀 行 和 伺 服 器 群 組 的 大 型 供 應 器 這 些 裝 置 每 一 種 都 對 供 應 其 電 力 的 傳 入 電 源 ( 一 般 是 設 備 電 源 ) 產 生 相 同 的 效 應 若 要 判 斷 插 入 電 源 供 應 器 後 所 產 生 的 影 響, 必 須 直 接 量 測 輸 入 電 源 線 上 的 電 源 電 壓 和 電 流 參 數 電 源 品 質 量 測 基 本 原 理 不 只 單 單 受 到 電 流 產 生 者 的 影 響 同 時 也 取 決 於 電 源 供 應 器 的 設 計 和 製 造 商, 以 及 其 他 終 端 使 用 者 的 負 載 電 源 供 應 器 的 電 源 品 質 特 性, 即 是 此 電 源 供 應 器 的 健 康 狀 態 真 正 的 電 源 線 永 遠 不 會 產 生 理 想 的 正 弦 波, 在 電 線 上 永 遠 會 有 部 分 失 真 和 不 純 的 波 形 產 生 切 換 式 電 源 供 應 器 顯 示 對 電 源 的 非 線 性 負 載 因 為 這 個 原 因, 電 壓 和 電 流 的 波 形 不 會 一 樣 針 對 部 分 輸 入 週 期 所 描 繪 的 電 流, 導 致 輸 入 電 流 波 形 上 產 生 諧 波 判 斷 這 些 失 真 的 效 果 是 電 力 工 程 中 相 當 重 要 的 一 部 分 若 要 判 斷 電 源 線 上 電 源 消 耗 和 失 真 的 情 形, 必 須 在 輸 入 階 段 量 測 電 源 品 質, 如 圖 21 中 所 示 的 電 壓 和 電 流 測 試 點 電 源 品 質 的 量 測 包 括 : 實 功 率 虛 功 率 和 無 效 功 率 功 率 因 數 波 峰 因 數 符 合 EN 標 準 的 電 流 諧 波 量 測 總 諧 波 失 真 (THD) 電 源 量 測 和 分 析 53

54 第 二 章 : 電 力 電 子 測 試 技 術 與 應 用 技 巧 使 用 示 波 器 量 測 電 源 品 質 數 位 示 波 器 ( 如 DPO7000 系 列 ) 所 執 行 的 DPOPWR 等 軟 體 套 件, 可 取 代 傳 統 上 用 來 量 測 電 源 品 質 時 所 用 的 功 率 表 和 諧 波 分 析 器, 是 功 能 相 當 強 大 的 機 種 與 舊 式 的 儀 器 相 較 之 下, 您 不 得 不 注 意 到 使 用 示 波 器 的 種 種 優 點 儀 器 必 須 能 夠 擷 取 諧 波 元 件 之 基 本 頻 率 第 50 個 以 上 的 諧 波 根 據 當 地 的 適 用 標 準, 電 源 線 頻 率 通 常 都 是 50 Hz 或 60 Hz 但 在 部 分 軍 事 和 航 空 設 備 上, 電 源 線 頻 率 可 能 會 高 達 400 Hz 當 然, 訊 號 差 (signal aberration) 中 可 能 會 有 更 高 的 頻 率 在 現 今 的 高 速 示 波 器 中, 超 高 取 樣 (DPO7000 系 列 每 秒 可 達 40 Giga 取 樣 率 ) 可 確 保 在 擷 取 快 速 變 更 的 事 件 時, 同 時 接 收 大 量 的 細 節 ( 解 析 度 ) 相 對 的, 傳 統 的 功 率 表 因 為 反 應 時 間 相 對 較 慢, 因 此 會 忽 略 訊 號 的 細 節 即 使 在 取 樣 解 析 度 很 高 的 情 況 下, 示 波 器 的 記 錄 長 度 仍 足 以 擷 取 整 數 的 週 期 數 軟 體 工 具 可 加 速 量 測 的 程 序, 並 將 設 定 時 間 減 到 最 少 大 部 分 電 源 品 質 量 測 的 工 作, 可 以 透 過 示 波 器 本 身 所 執 行 的 全 功 能 電 源 量 測 軟 體 自 動 執 行, 只 要 數 秒 就 可 以 完 成 冗 長 的 程 序 將 需 要 手 動 計 算 的 程 序 大 幅 縮 減 後, 您 也 可 以 將 示 波 器 當 作 多 功 能 和 高 效 率 的 功 率 表 圖 22 是 強 大 的 電 源 量 測 實 例 示 波 器 的 探 棒 也 可 協 助 您 安 全 量 測 出 可 靠 的 功 率 針 對 電 源 應 用 所 設 計 的 高 壓 差 動 探 棒, 是 最 適 合 用 來 觀 察 浮 動 電 壓 訊 號 的 工 具 需 特 別 考 量 電 流 探 測 用 於 電 流 探 測 的 結 構 有 以 下 數 種 : AC 電 流 探 棒 是 以 電 流 變 壓 器 (CT) 技 術 為 基 礎 CT 探 棒 為 非 插 入 式, 但 無 法 感 測 訊 號 中 的 DC 元 件, 此 元 件 可 能 會 使 量 測 的 結 果 不 正 確 電 流 分 流 此 設 計 需 要 中 斷 電 流, 並 且 可 能 會 導 致 探 棒 本 身 中 的 電 壓 下 降, 因 此 有 可 能 會 影 響 到 功 率 量 測 的 正 確 性 圖 22. 使 用 DPOPWR 量 測 和 分 析 軟 體 獲 得 的 電 源 品 質 結 果, 量 測 規 格 包 括 真 實 功 率 視 在 功 率 波 峰 因 素 總 諧 波 失 真 功 率 因 素 及 電 流 諧 波 直 方 圖 結 論 電 源 供 應 器 實 際 上 是 以 線 式 供 電 (linepowered) 之 各 類 電 子 產 品 的 一 部 份, 而 切 換 模 式 的 電 源 供 應 器 (SMPS) 也 已 成 為 數 位 計 算 網 路 和 通 訊 系 統 中 的 主 要 結 構 一 個 切 換 模 式 之 電 源 供 應 器 的 效 能 或 故 障, 會 影 響 到 大 型 且 昂 貴 的 系 統 的 命 運 而 量 測 是 確 保 新 一 代 SMPS 設 計 的 可 靠 度 穩 定 性 相 容 性 和 安 全 性 的 唯 一 方 法 SMPS 量 測 主 要 分 成 三 種 類 別 : 主 動 裝 置 量 測 被 動 裝 置 量 測 ( 大 部 分 為 磁 性 ) 和 電 源 品 質 測 試 部 分 量 測 可 處 理 浮 動 電 壓 和 高 電 流 ; 而 其 他 則 需 要 使 用 數 學 式 的 分 析 才 能 得 到 有 意 義 的 結 果 電 源 供 應 器 量 測 可 以 非 常 複 雜 而 現 代 的 數 位 示 波 器 已 成 為 分 析 量 測 和 排 除 量 測 障 礙 的 最 佳 工 具 配 備 許 多 實 用 的 探 測 工 具 和 自 動 化 量 測 軟 體, 可 大 幅 簡 化 繁 瑣 的 SMPS 量 測, 並 提 供 快 速 正 確 的 答 案 AC/DC 電 流 探 棒 一 般 都 是 以 霍 爾 效 應 感 應 器 技 術 為 基 礎 此 裝 置 可 以 非 插 入 的 方 式 來 感 測 AC/DC 電 流, 並 且 能 夠 透 過 一 個 連 接 器 同 時 測 到 AC 和 DC 元 件 的 讀 數 在 量 測 切 換 模 式 之 電 源 供 應 器 的 電 源 品 質 方 面,AC/DC 電 流 探 棒 已 成 為 進 行 此 挑 戰 性 工 作 的 最 佳 工 具 54

55 差 動 量 測 與 差 動 式 探 棒 初 步 介 紹 差 動 量 測 放 大 器 類 型 應 用 及 如 何 避 免 常 見 錯 誤 技 術 說 明 前 言 所 以 量 測 都 是 兩 點 量 測 人 們 一 直 在 一 條 電 路 的 兩 點 之 間 量 測 電 壓, 不 管 是 使 用 電 壓 錶 還 是 使 用 示 波 器 當 示 波 器 探 棒 接 觸 電 路 中 的 一 點 時, 即 使 沒 有 連 接 地 線, 通 常 也 會 在 顯 示 器 上 出 現 波 形 在 這 種 情 況 下, 量 測 的 參 考 點 是 經 過 示 波 器 機 箱 的 安 全 接 地 ( 通 往 電 路 中 的 電 氣 接 地 ) 數 位 電 壓 表 透 過 兩 支 探 棒 量 測 兩 點 之 間 的 電 位 由 於 這 兩 支 探 棒 彼 此 隔 離, 因 此 這 兩 點 可 以 位 於 電 路 中 任 何 地 方 但 情 況 並 不 總 是 如 此 在 數 位 電 壓 表 出 現 前, 人 們 使 用 VOM ( 萬 用 電 錶 ) 手 持 式 儀 錶 量 測 浮 動 電 路 由 於 這 些 儀 錶 是 被 動 式 的, 因 此 它 們 往 往 會 為 待 測 電 路 帶 來 負 載 使 用 高 阻 抗 VTVM ( 真 空 管 電 壓 錶 ), 可 以 執 行 侵 入 性 較 小 的 量 測 VTVM 有 一 個 重 大 的 局 限 性, 即 其 量 測 總 是 以 地 為 參 考 點 VTVM 外 殼 接 地, 並 連 接 到 參 考 引 線 上 由 於 固 態 增 益 電 路 的 問 世, 高 效 能 電 壓 表 可 以 與 地 線 隔 離, 從 而 可 以 執 行 浮 動 量 測 目 前 大 多 數 的 示 波 器, 如 舊 式 VTVM, 只 能 量 測 以 地 為 參 考 點 的 電 壓, 地 線 則 連 接 到 示 波 器 機 箱 上 這 稱 為 單 端 量 測, 探 棒 地 線 提 供 參 考 路 徑 遺 憾 的 是, 有 時 這 種 局 限 性 會 降 低 量 測 的 完 整 性, 或 不 可 能 進 行 量 測 如 果 待 測 電 壓 位 於 兩 個 電 路 節 點 之 間, 而 且 這 兩 點 均 未 接 地, 那 就 不 能 使 用 傳 統 的 示 波 器 探 測 技 術 常 見 的 實 例 是 量 測 交 換 式 電 源 供 應 器 中 的 閘 極 驅 動 訊 號 ( 參 見 圖 1) 像 普 通 電 話 線 路 中 的 那 種 平 衡 訊 號 ( 在 兩 條 引 線 之 間, 且 沒 有 接 地 迴 路 ) 是 不 能 直 接 量 測 的 我 們 將 會 看 到, 甚 至 某 些 以 地 為 參 考 的 訊 號 也 不 能 如 實 地 使 用 單 端 技 術 來 量 測 當 存 在 500mVp-p 60Hz 的 共 模 雜 訊 時, 使 用 傳 統 示 波 器 探 棒 不 能 量 測 模 擬 的 4mVp-p 心 跳 波 形 ( 上 圖 ) 差 動 放 大 器 則 可 以 從 雜 訊 中 擷 取 訊 號 如 果 地 線 不 成 其 為 地 線 我 們 都 聽 說 過 接 地 迴 路, 書 本 上 教 我 們 避 免 接 地 迴 路 但 接 地 迴 路 是 如 何 破 壞 示 波 器 量 測 的 呢? 當 兩 個 或 多 個 單 獨 接 地 路 徑 聚 結 於 兩 點 或 多 點 時, 將 會 產 生 接 地 迴 路 其 結 果 是 導 體 連 成 了 一 個 環 當 出 現 變 化 的 磁 場 時, 這 個 環 就 成 了 變 壓 器 的 次 級, 其 本 質 是 一 個 短 路 線 匝 在 其 附 近 傳 送 非 直 流 電 流 的 任 何 導 體 都 可 以 產 生 激 勵 這 個 變 壓 器 的 磁 場 主 配 線 中 的 交 流 線 電 壓 甚 至 數 位 積 體 電 路 的 輸 出 引 線, 都 可 能 產 生 這 種 激 勵 在 迴 路 中 循 環 的 電 流 會 在 迴 路 內 任 何 阻 抗 的 兩 端 產 生 電 壓 這 樣, 在 任 何 給 定 的 瞬 間, 接 地 迴 路 中 的 不 同 點 將 不 處 在 同 一 電 位 將 示 波 器 探 棒 的 地 線 連 接 到 待 測 電 路 的 地 上, 如 果 電 路 接 地 到 大 地, 就 會 形 成 接 地 迴 路 ( 參 見 圖 2) 循 環 電 流 作 用 在 探 棒 路 徑 內 部 的 阻 抗 上, 會 在 其 中 產 生 電 壓 電 位 差 動 量 測 與 差 動 式 探 棒 55

56 第 二 章 : 電 力 電 子 測 試 技 術 與 應 用 技 巧 目 錄 前 言...55 差 動 量 測 基 礎...58 差 動 量 測 概 述...58 共 模 抑 制 比 (CMRR)...58 其 他 指 標 參 數...60 差 模 範 圍...60 共 模 範 圍...60 最 大 共 模 轉 換 速 率...60 差 動 放 大 器 和 探 棒 的 類 型...61 內 部 差 動 放 大 器...61 高 電 壓 差 動 式 探 棒...61 圖 1. 在 測 試 點 TP1 和 TP2 之 間 量 測 交 換 式 電 源 供 應 器 中 的 閘 極 驅 動 訊 號 兩 點 都 沒 有 接 地 高 增 益 差 動 放 大 器...62 高 效 能 差 動 放 大 器...62 待 測 裝 置 差 動 被 動 式 探 棒...62 高 頻 寬 差 動 主 動 式 探 棒...62 電 源 供 應 器 電 壓 隔 離 器...62 差 動 量 測 的 應 用...63 功 率 電 子 元 件...63 系 統 功 率 分 配...63 平 衡 訊 號...64 感 測 器...64 生 物 物 理 量 測...65 維 持 量 測 的 完 整 性...65 圖 2. 示 波 器 探 棒 形 成 的 接 地 迴 路 示 波 器 的 金 屬 機 箱 和 待 測 裝 置 連 接 到 安 全 地 線 和 內 部 公 用 電 源 線 上 示 波 器 探 棒 接 地 則 透 過 輸 入 端 BNC 連 接 器 連 接 到 示 波 器 機 箱 上 量 測 的 誤 差 源...65 輸 入 連 接...66 接 地...66 輸 入 阻 抗 對 CMRR 的 影 響...67 共 模 範 圍...67 量 測 完 全 浮 動 訊 號...68 頻 寬

57 第 二 章 : 電 力 電 子 測 試 技 術 與 應 用 技 巧 這 樣, 示 波 器 輸 入 端 BNC 連 接 器 上 的 接 地 電 位 就 不 同 於 待 測 電 路 中 的 接 地 電 位 ( 也 就 是 說 地 線 不 成 其 為 地 線 ) 這 種 電 位 差 可 以 是 幾 微 伏, 也 可 以 高 達 幾 百 毫 伏 由 於 示 波 器 以 輸 入 端 BNC 連 接 器 外 殼 作 為 量 測 參 考 點, 故 顯 示 的 波 形 可 能 並 不 代 表 探 棒 輸 入 端 上 的 實 際 訊 號 當 待 測 訊 號 的 振 幅 下 降 時, 誤 差 會 變 得 更 加 明 顯, 這 在 感 測 器 和 生 物 醫 學 量 測 中 十 分 常 見 在 這 些 情 況 下, 人 們 經 常 會 移 除 探 棒 的 接 地 線 只 有 在 量 測 頻 率 極 低 的 訊 號 時, 這 種 方 法 才 有 效 在 較 高 的 頻 率 上, 探 棒 開 始 在 訊 號 中 增 加 因 諧 振 電 路 ( 由 觸 點 電 容 和 屏 敝 電 感 組 成 ) 產 生 的 環 ( 參 見 圖 3) ( 正 因 為 如 此, 您 永 遠 要 使 用 盡 可 能 短 的 地 線 ) 這 種 作 法 本 身 具 有 危 險 性, 因 為 在 主 配 線 發 生 短 路 時, 它 會 使 電 擊 保 護 措 施 失 效 ( 某 些 專 用 電 池 操 作 的 可 攜 式 示 波 器 採 用 絕 緣 材 料, 可 以 安 全 進 行 浮 動 量 測 ) 在 嚴 格 接 地 的 示 波 器 ( 或 待 測 裝 置 ) 的 電 源 線 中 放 一 個 合 適 的 接 地 故 障 斷 路 器 (GFCI), 可 以 恢 復 操 作 人 員 的 安 全 但 要 知 道, 如 果 沒 有 低 阻 抗 的 接 地 連 接, 示 波 器 的 放 射 輻 射 和 傳 導 輻 射 現 在 可 能 會 超 過 政 府 標 準, 也 會 為 量 測 本 身 造 成 干 擾 在 較 高 的 頻 率 上, 斷 開 接 地 線 也 不 可 能 打 破 接 地 迴 路, 因 為 浮 動 電 路 實 際 上 透 過 雜 散 電 容 耦 合 到 地 上 ( 參 見 圖 4) 觸 點 電 容 = 10 pf 觸 點 電 容 等 效 電 路 同 軸 纜 線 模 組 屏 敝 中 的 寄 生 電 感 示 波 器 BNC 上 的 接 地 接 地 鋼 構 架 上 的 層 壓 板 / 木 質 枱 面 圖 4. 使 用 接 地 的 示 波 器 探 測 浮 動 的 電 池 供 電 手 機 手 機 電 路 和 鋼 製 工 作 台 構 架 之 間 的 電 容 對 高 頻 率 構 成 了 虛 擬 接 地 迴 路 屏 敝 電 感 圖 3. 探 棒 觸 點 電 容 和 接 地 電 感 形 成 的 串 聯 諧 振 電 路 我 們 現 在 遇 到 了 一 種 兩 難 的 情 況 : 造 成 接 地 迴 路, 在 量 測 中 增 加 誤 差 : 或 移 除 探 棒 地 線, 在 波 形 中 增 加 環! 即 使 量 測 系 統 沒 有 引 入 接 地 迴 路, 待 測 裝 置 內 部 仍 可 能 存 在 地 線 不 成 其 為 地 線 的 綜 合 症 ( 參 見 圖 5) 大 的 靜 態 電 流 和 高 頻 電 流 作 用 在 裝 置 接 地 路 徑 中 的 電 阻 性 元 件 和 電 感 性 元 件 上, 便 產 生 電 壓 梯 度 在 這 種 情 況 下, 電 路 中 某 一 點 的 地 電 位 將 不 同 於 另 一 點 的 地 電 位 為 了 斷 開 接 地 迴 路 而 經 常 試 用 的 第 二 種 方 法 是 浮 動 示 波 器 或 浮 動 待 測 電 路 浮 動 是 指 在 待 測 裝 置 上 或 在 示 波 器 上 使 安 全 接 地 的 導 線 開 路, 從 而 斷 開 與 地 的 連 接 浮 動 示 波 器 或 浮 動 待 測 裝 置 (DUT) 之 後, 便 可 利 用 短 地 線 使 環 達 到 最 小, 而 且 不 會 產 生 接 地 迴 路 圖 5. 接 地 佈 線 系 統 中 的 微 小 寄 生 電 感 和 電 阻 導 致 VG V G 差 動 量 測 與 差 動 式 探 棒 57

58 第 二 章 : 電 力 電 子 測 試 技 術 與 應 用 技 巧 例 如, 系 統 中 高 增 益 放 大 器 的 輸 入 端 的 地 與 電 源 的 地 電 位 相 差 幾 毫 伏 為 了 準 確 量 測 放 大 器 所 看 到 的 輸 入 訊 號, 探 棒 必 須 參 考 放 大 器 輸 入 端 的 地 這 些 效 應 多 年 來 一 直 是 靈 敏 類 比 系 統 的 設 計 人 員 所 面 臨 的 挑 戰 在 快 速 數 位 系 統 中 也 有 同 樣 的 效 應 接 地 佈 線 系 統 中 的 微 小 電 感 可 能 會 在 其 兩 端 產 生 電 位, 導 致 接 地 彈 跳 (ground bounce) 維 護 受 到 接 地 電 壓 梯 度 影 響 的 系 統 是 非 常 困 難 的, 因 為 設 計 人 員 不 能 真 正 查 看 各 個 裝 置 所 看 到 的 訊 號 將 示 波 器 探 棒 地 線 連 接 到 裝 置 的 接 地 點 上, 會 導 致 不 確 定 性, 這 些 不 確 定 性 使 新 路 徑 的 影 響 添 加 到 接 地 梯 度 中 在 連 接 探 棒 地 線 時, 如 果 電 路 中 的 問 題 變 好 ( 或 變 差 ), 則 表 示 確 實 發 生 了 變 化 我 們 真 正 需 要 的 是 一 種 能 夠 用 示 波 器 量 測 可 疑 裝 置 輸 入 端 上 的 實 際 訊 號 的 方 法 透 過 使 用 適 當 的 差 動 放 大 器 探 棒 或 隔 離 器, 可 以 執 行 準 確 的 兩 點 示 波 器 量 測, 而 不 會 引 入 接 地 迴 路 或 使 量 測 失 敗 擾 亂 待 測 裝 置 或 使 使 用 者 面 臨 電 擊 危 險 市 場 上 為 示 波 器 提 供 了 多 種 差 動 放 大 器 和 隔 離 系 統, 每 一 種 都 針 對 特 定 的 量 測 進 行 優 化 為 了 選 擇 合 適 的 解 決 方 案, 必 須 理 解 各 種 術 語 差 動 量 測 基 礎 差 動 量 測 概 述 理 想 的 差 動 放 大 器 放 大 兩 個 輸 入 端 之 間 的 差 動 訊 號, 而 且 會 徹 底 抑 制 兩 個 輸 入 端 共 用 的 任 何 電 壓 ( 參 見 圖 6) 其 轉 換 公 式 是 : 差 模 共 模 圖 6. 差 動 放 大 器 在 圖 7 中, 差 動 放 大 器 用 於 量 測 逆 變 器 電 路 中 上 部 的 MOSFET ( 場 效 應 管 ) 閘 極 驅 動 訊 號 隨 著 MOSFET 的 接 通 和 斷 開, 源 極 電 壓 從 正 的 電 源 匯 流 排 擺 到 負 的 電 源 匯 流 排 變 壓 器 可 以 使 閘 極 訊 號 以 源 極 為 參 考 點 差 動 放 大 器 允 許 示 波 器 以 足 夠 的 解 析 度 ( 如 2V/ 分 度 ) 量 測 實 際 VGS 訊 號 ( 擺 幅 為 幾 伏 ), 同 時 抑 制 幾 百 伏 的 源 極 到 地 的 轉 態 共 模 抑 制 比 (CMRR) 差 動 放 大 器 的 實 際 實 現 方 案 並 不 能 抑 制 所 有 的 共 模 訊 號 少 量 共 模 訊 號 將 作 為 誤 差 訊 號 出 現 在 輸 出 中, 無 法 從 預 期 的 差 動 訊 號 中 辨 別 出 來 衡 量 差 動 放 大 器 消 除 不 希 望 的 共 模 訊 號 的 能 力, 稱 為 共 模 抑 制 比 或 簡 寫 為 CMRR CMRR 的 真 正 定 義 是 差 模 增 益 除 以 相 對 於 輸 入 的 共 模 增 益 : CMRR=A DM / A CM V 0 = A V (V +in V -in ) 其 中 V 0 參 考 接 地 電 位 受 關 注 的 電 壓 或 差 動 訊 號, 稱 之 為 差 動 電 壓 或 差 模 訊 號, 表 示 為 V DM (VDM 就 是 上 述 轉 換 公 式 中 的 V +in V -in ) 兩 個 輸 入 端 共 用 的 電 壓 為 共 模 電 壓, 用 VCM 表 示 差 動 放 大 器 忽 略 VCM 的 特 性 稱 為 共 模 抑 制 或 CMR 理 想 的 差 動 放 大 器 會 抑 制 所 有 的 共 模 成 分, 不 管 其 振 幅 和 頻 率 是 多 少 58

59 第 二 章 : 電 力 電 子 測 試 技 術 與 應 用 技 巧 為 了 進 行 評 估, 我 們 可 以 估 算 出 沒 有 輸 入 訊 號 時 的 CMRR 效 能 於 是 CMRR 成 為 在 輸 出 端 看 到 的 VDM 的 表 觀 值 ( 由 共 模 輸 入 產 生 的 ) 其 值 可 表 示 為 比 率 (10,000:1) 或 者 以 db ( 分 貝 ) 表 示 : db=20log(v DM /V CM ) 10,000:1 的 CMRR 值 相 當 於 80dB 例 如, 設 想 我 們 需 要 量 測 圖 8 中 的 音 訊 功 率 放 大 器 輸 出 阻 尼 電 阻 器 上 的 電 壓 在 滿 負 載 時, 阻 尼 器 兩 端 的 電 壓 (VDM) 應 達 到 35 mv, 輸 出 擺 幅 (VCM) 為 80V p-p 我 們 使 用 的 差 動 放 大 器 的 CMRR 指 標 為 10,000:1 (1 KHz 時 ) 用 1 KHz 的 正 弦 波 驅 動 放 大 器 使 之 達 到 滿 功 率, 共 模 訊 號 的 萬 分 之 一 將 在 差 動 放 大 器 的 輸 出 端 錯 誤 地 表 現 為 VDM, 其 值 為 80V/10,000 或 8mV 對 於 實 際 值 為 35 mv 的 訊 號 來 說, 8 mv 意 味 著 高 達 22% 的 誤 差! 圖 7. 用 來 量 測 逆 變 器 橋 電 路 中 上 部 電 晶 體 的 閘 極 - 源 極 電 壓 的 差 動 放 大 器 注 意 在 量 測 過 程 中, 源 極 電 位 變 化 了 350V 待 測 電 壓 可 高 達 42 mv ( 誤 差 22%) 圖 8. CMRR 為 10,000:1 的 差 動 放 大 器 的 共 模 誤 差 CMRR 指 標 提 供 的 是 絕 對 值, 並 未 規 定 誤 差 的 極 性 ( 或 相 位 偏 移 的 程 度 ) 所 以, 使 用 者 不 能 簡 單 地 從 顯 示 的 波 形 中 減 去 這 個 誤 差 CMRR 通 常 在 直 流 時 取 最 高 值 ( 最 好 ), 並 且 隨 VCM 頻 率 的 增 加 而 降 低 有 些 差 動 放 大 器 用 曲 線 表 示 CMRR 指 標 與 頻 率 的 函 數 關 係 讓 我 們 再 看 一 下 逆 變 器 電 路 電 晶 體 開 關 350 V, 而 我 們 期 望 在 閘 極 上 有 大 約 1 4 V 的 擺 動 逆 變 器 工 作 在 30 KHz 在 試 圖 估 算 CMRR 誤 差 時, 我 們 很 快 遇 到 了 問 題 逆 變 器 中 的 共 模 訊 號 是 一 個 方 波, 而 CMRR 指 標 設 想 的 是 正 弦 的 共 模 成 分 由 於 方 波 含 有 比 30 KHz 高 得 多 的 頻 率 的 能 量, 所 以 CMRR 可 能 比 30 KHz 那 一 點 的 標 定 值 要 差 只 要 共 模 成 分 是 非 正 弦 的, 確 定 CMRR 誤 差 範 圍 最 快 的 方 法 就 是 試 驗 測 試 法 ( 參 見 圖 9) 臨 時 將 兩 條 輸 入 線 接 到 MOSFET 的 源 極 示 波 器 現 在 只 顯 示 共 模 誤 差 您 現 在 可 以 確 定 誤 差 訊 號 的 值 是 否 有 意 義 請 記 住, 這 裡 並 沒 有 指 出 VCM 和 VDM 之 間 的 相 位 差 所 以 從 差 動 量 測 結 果 中 減 去 所 顯 示 的 共 模 誤 差 也 不 能 正 確 地 消 除 誤 差 項 差 動 量 測 與 差 動 式 探 棒 59

60 第 二 章 : 電 力 電 子 測 試 技 術 與 應 用 技 巧 超 出 放 大 器 的 共 模 範 圍 可 以 在 輸 出 端 導 致 各 種 結 果 在 有 些 情 況 下, 輸 出 波 形 未 被 削 波, 可 以 產 生 與 真 實 的 輸 入 訊 號 非 常 近 似 的 輸 出 波 形, 但 有 一 些 附 加 的 偏 移 這 時 顯 示 的 波 形 與 期 望 的 波 形 非 常 接 近, 足 以 讓 使 用 者 毫 不 遲 疑 地 接 受 在 進 行 差 動 量 測 前 先 檢 驗 共 模 訊 號 是 否 處 於 可 接 受 的 共 模 範 圍 之 內, 總 不 失 為 一 個 好 方 法 圖 9. 對 共 模 抑 制 進 行 試 驗 測 試 由 同 一 點 驅 動 兩 個 輸 入 端 殘 留 的 共 模 出 現 在 輸 出 端 此 項 測 試 沒 有 發 現 不 同 的 源 極 阻 抗 的 影 響 這 是 在 實 際 量 測 環 境 中 確 定 共 模 抑 制 誤 差 範 圍 的 一 種 便 利 的 測 試 方 法 但 有 一 種 效 應 是 這 個 測 試 沒 有 擷 取 到 的 兩 個 輸 入 端 接 到 同 一 點 上, 在 放 大 器 看 來 驅 動 阻 抗 沒 有 差 別 這 種 情 況 會 產 生 最 佳 的 CMRR 當 差 動 放 大 器 的 兩 個 輸 入 端 是 由 差 別 明 顯 的 源 極 阻 抗 驅 動 時, CMRR 值 會 降 低 這 種 效 應 的 詳 情 將 在 以 後 討 論 ( 參 見 第 13 頁 輸 入 阻 抗 對 CMRR 的 影 響 ) 其 他 指 標 參 數 差 模 範 圍 相 當 於 放 大 器 或 單 端 示 波 器 輸 入 端 的 輸 入 範 圍 指 標 超 出 此 範 圍 的 輸 入 電 壓 將 使 放 大 器 受 到 過 渡 驅 動, 導 致 輸 出 被 削 波 或 非 線 性 失 真 共 模 範 圍 是 放 大 器 能 夠 抑 制 共 模 訊 號 的 電 壓 視 窗 共 模 範 圍 通 常 大 於 或 等 於 關 模 範 圍 共 模 範 圍 有 可 能 隨 著 放 大 器 增 益 的 不 同 設 定 而 改 變, 這 取 決 於 放 大 器 的 拓 撲 最 大 共 模 轉 換 速 率 適 用 於 某 些 差 動 放 大 器 和 大 多 數 隔 離 器 這 項 指 標 常 令 人 困 惑 但 卻 非 常 重 要 一 部 分 困 惑 緣 自 儀 器 製 造 商 之 間 缺 少 標 準 的 定 義 而 且 不 同 的 放 大 器 和 隔 離 器 在 超 出 最 大 共 模 轉 換 速 率 時 的 表 現 也 不 盡 相 同 最 大 共 模 轉 換 速 率 實 質 上 是 對 CMRR 指 標 的 補 充 本 指 標 的 單 位 一 般 為 kv/µs 有 些 類 型 的 差 動 放 大 器 也 像 其 他 放 大 器 一 樣, 在 超 出 小 訊 號 的 頻 寬 規 格 之 前 就 超 出 了 大 訊 號 轉 換 速 率 的 限 制 當 差 動 放 大 器 一 端 或 兩 端 被 驅 動 到 轉 換 速 率 的 極 限 時, 共 模 抑 制 就 會 急 劇 降 低 與 CMRR 不 同 的 是, 最 大 轉 換 速 率 並 不 意 味 著 輸 出 端 共 模 饋 通 量 的 增 加 一 旦 超 過 了 最 大 共 模 轉 換 速 率, 一 切 均 無 從 談 起 - 輸 出 就 像 被 鉗 位 在 一 個 電 源 匯 流 排 上 但 是 對 於 隔 離 器 來 說, 這 種 影 響 表 現 得 為 更 加 漸 進 - 就 像 差 動 放 大 器 中 的 CMR 一 樣 隨 著 共 模 轉 換 速 率 的 增 加 ( 與 頻 率 相 對 ), 有 更 多 的 共 模 成 分 饋 通 到 輸 出 端 這 個 指 標 從 直 覺 上 表 示 的 是, 在 輸 出 端 出 現 已 知 的 饋 通 量 時 的 最 大 共 模 轉 換 速 率 需 要 注 意 的 是, 某 些 隔 離 器 的 共 模 轉 換 速 率 實 際 上 就 是 最 大 非 破 壞 性 極 限 這 一 點 非 常 重 要 當 轉 換 速 率 比 最 大 指 標 低 得 多 時, 進 行 有 意 義 的 量 測 的 能 力 將 會 受 損 在 使 用 隔 離 器 時, 最 好 能 在 重 要 的 量 測 之 前 先 測 試 共 模 饋 通 這 很 容 易 做 到, 只 需 在 探 棒 觸 點 和 參 考 線 上 都 用 同 一 共 模 訊 號 驅 動, 並 觀 察 輸 出 訊 號 60

61 第 二 章 : 電 力 電 子 測 試 技 術 與 應 用 技 巧 差 動 放 大 器 和 探 棒 的 類 型 內 部 差 動 放 大 器 很 多 示 波 器 都 能 夠 用 內 建 的 功 能 進 行 最 簡 單 的 差 動 量 測 這 種 方 式 叫 做 chanel A chanel B ( 通 道 A 減 通 道 B) 方 式 或 者 準 差 方 式 雖 然 效 能 上 受 到 限 制, 這 項 技 術 還 是 適 合 一 些 量 測 的 需 求 的 為 了 進 行 差 動 量 測, 要 使 用 兩 個 垂 直 通 道, 一 個 用 於 正 輸 入, 一 個 用 於 負 輸 入 用 於 負 輸 入 的 通 道 被 設 定 成 反 轉 方 式, 顯 示 方 式 則 設 定 為 ADD Channel A + Channel B ( 通 道 A 加 通 道 B) 為 了 正 常 工 作, 兩 個 輸 入 必 須 設 定 在 相 同 的 刻 度 係 數, 兩 個 輸 入 探 棒 也 必 須 是 同 型 號 的 現 在 顯 示 器 上 出 現 的 就 是 兩 個 輸 入 端 的 差 電 壓 為 了 獲 得 最 大 的 CMRR, 兩 個 通 道 的 增 益 應 當 匹 配 這 不 難 做 到, 只 須 將 兩 個 探 棒 連 接 到 方 波 信 號 源, 並 使 信 號 源 的 振 幅 保 持 在 設 定 的 電 壓 / 分 度 的 動 態 範 圍 之 內 ( 大 約 ±6 分 度 ) 將 一 個 通 道 的 增 益 方 式 設 定 為 uncalibrated-variable ( 非 校 驗 - 可 變 ), 並 調 整 可 變 增 益 控 制 旋 鈕 直 到 顯 示 的 波 形 成 為 平 直 的 軌 跡 這 項 技 術 的 主 要 局 限 性 在 於 其 共 模 範 圍 比 較 小, 這 是 示 波 器 垂 直 通 道 的 動 態 範 圍 造 成 的 一 般 來 說, 其 值 小 於 電 壓 / 分 度 設 定 值 的 10 倍 ( 相 對 於 地 ) 只 要 VCM > VDM, 獲 得 了 差 動 結 果 的 這 種 工 作 方 式 就 可 以 認 為 是 從 兩 個 大 電 壓 中 擷 取 了 小 差 值 在 類 比 訊 號 數 位 化 以 後, 大 多 數 數 位 儲 存 示 波 器 是 在 數 位 域 中 完 成 波 形 的 數 學 分 析 在 減 去 共 模 訊 號 後, 模 數 轉 換 器 有 限 的 解 析 度 常 常 不 適 於 檢 查 所 得 到 的 差 動 訊 號 由 於 兩 個 通 道 的 交 流 增 益 沒 有 準 確 匹 配, 高 頻 的 CMRR 相 當 低 劣 這 項 技 術 適 用 於 共 模 訊 號 的 振 幅 等 於 或 低 於 差 模 訊 號, 以 及 共 模 成 分 為 直 流 或 低 頻 ( 如 50 或 60Hz 的 供 電 線 ) 的 情 況 在 量 測 中 等 振 幅 的 訊 號 時, 這 項 技 術 可 以 有 效 地 消 除 接 地 迴 路 高 電 壓 差 動 式 探 棒 最 近, 市 場 上 出 現 了 高 電 壓 主 動 式 差 動 式 探 棒 一 種 採 用 固 定 衰 減 ( 具 可 變 差 動 增 益 ) 的 新 拓 撲, 可 以 使 這 些 探 棒 在 所 有 的 增 益 設 定 上 保 持 其 全 部 的 共 模 範 圍 這 種 單 一 的 衰 減 器 大 幅 降 低 了 複 雜 程 度, 從 而 減 少 使 用 者 的 成 本 這 種 探 棒 為 量 測 線 連 電 路 ( 通 常 用 於 交 換 式 電 源 供 應 器 功 率 轉 換 器 電 動 機 電 燈 安 定 器 等 ) 提 供 了 費 用 合 理 而 又 安 全 的 方 法 由 於 共 模 範 圍 高 達 1,000 V, 這 種 探 棒 就 不 需 要 極 其 危 險 的 浮 動 示 波 器 的 做 法 最 近, 工 作 場 所 意 外 傷 害 監 控 組 織, 如 美 國 的 OSHA ( 職 業 安 全 和 健 康 條 例 ), 強 化 了 他 們 對 設 備 接 地 的 檢 查, 違 者 將 處 以 高 額 罰 款 除 了 安 全 上 的 好 處 之 外, 這 種 探 棒 還 可 改 進 量 測 品 質 一 個 明 顯 的 好 處 是 能 夠 充 分 利 用 示 波 器 的 多 個 通 道 來 同 時 觀 察 涉 及 不 同 電 壓 的 多 個 訊 號 由 於 這 是 真 正 的 差 動 式 探 棒, 故 兩 個 輸 入 端 均 為 高 阻 抗, 即 高 電 阻 和 低 電 容 浮 動 示 波 器 和 隔 離 器 不 具 有 平 衡 式 的 輸 入 參 考 點 ( 探 棒 上 的 接 地 夾 ) 有 相 當 大 的 對 地 電 容 參 考 點 所 連 接 的 任 何 源 阻 抗 在 快 速 共 模 轉 態 過 程 中 都 會 承 受 負 載, 並 使 訊 號 衰 減 寄 生 電 容 >100 pf 圖 10. 即 便 示 波 器 處 於 浮 動 狀 態, 寄 生 電 容 也 會 形 成 交 流 分 壓 器, 從 而 增 加 量 測 的 誤 差 注 意 : 反 轉 的 探 棒 引 線 會 為 閘 極 增 加 >100 pf 的 電 容, 有 可 能 破 壞 電 路 差 動 量 測 與 差 動 式 探 棒 61

62 第 二 章 : 電 力 電 子 測 試 技 術 與 應 用 技 巧 更 有 甚 者, 高 電 容 還 可 能 損 壞 某 些 電 路 ( 參 見 圖 10) 將 示 波 器 的 公 共 端 接 到 逆 變 器 上 部 的 閘 極, 可 以 使 閘 極 驅 動 訊 號 延 遲 後, 阻 礙 裝 置 的 關 斷 並 破 壞 輸 入 橋 這 種 故 障 通 常 還 會 在 工 作 台 上 出 現 小 火 花, 很 多 電 力 電 子 裝 置 的 設 計 人 員 都 可 以 作 證 使 用 平 衡 的 低 輸 入 電 容 的 高 壓 差 動 式 探 棒, 可 以 用 任 何 引 線 安 全 地 探 測 電 路 上 的 任 一 點 高 增 益 差 動 放 大 器 高 增 益 差 動 放 大 器 一 般 來 說 屬 於 外 接 配 件, 可 以 使 示 波 器 量 測 振 幅 極 低 的 訊 號, 甚 至 小 到 幾 個 微 伏 為 了 避 免 因 接 地 迴 路 和 接 地 梯 度 效 應 造 成 的 破 壞, 這 些 訊 號 總 是 以 差 動 的 方 式 進 行 量 測, 即 便 它 們 是 以 地 為 參 考 當 信 號 源 不 以 地 為 參 考 時, 共 模 訊 號 可 以 比 有 用 的 差 模 訊 號 大 幾 個 數 量 級 為 了 克 服 這 個 問 題, 這 些 放 大 器 的 CMRR 值 極 高, 經 常 達 到 1,000,000:1 或 者 更 高 有 些 高 增 益 放 大 器 還 具 有 可 以 改 善 低 振 幅 量 測 完 整 性 的 附 加 功 能 可 選 的 低 通 濾 波 功 能 可 以 使 使 用 者 從 低 頻 訊 號 中 去 除 頻 帶 外 雜 訊 差 動 偏 移 功 能 可 用 於 消 除 引 入 到 輸 入 配 線, 或 感 測 器 橋 的 偏 移 電 壓 中 的 伽 伐 尼 電 位 為 了 能 用 於 高 驅 動 阻 抗 的 信 號 源, 有 些 型 號 還 允 許 使 用 者 將 輸 入 設 定 在 幾 乎 無 限 大 的 阻 抗 上 對 任 何 差 動 放 大 器 來 說, 通 道 增 益 最 輕 微 的 不 匹 配 都 會 使 放 大 器 的 高 CMRR 值 大 幅 降 低 當 應 用 中 需 要 使 用 示 波 器 探 棒 時, 只 能 使 用 相 同 的 非 衰 減 模 式 (1X), 因 為 衰 減 的 探 棒 可 能 匹 配 得 不 夠 好, 不 足 以 保 持 CMRR 值 高 效 能 差 動 放 大 器 具 有 插 入 式 放 大 器 的 示 波 器 出 現, 使 得 高 效 能 差 動 放 大 器 的 使 用 成 為 可 能 這 種 放 大 器 綜 合 了 許 多 特 性, 適 合 於 多 種 應 用 校 驗 的 偏 壓 補 償 可 以 使 該 放 大 器 用 於 單 端 模 式, 其 軌 跡 可 以 參 考 距 地 幾 千 個 分 主 的 位 置 這 樣 就 有 可 能 準 確 量 測 電 源 中 的 漣 波 谷 值 以 及 功 率 放 大 器 的 淨 空 度 最 先 進 的 高 速 鉗 位 電 路 能 使 放 大 器 從 超 標 幾 百 倍 的 輸 入 超 載 中 迅 速 恢 復 這 就 提 供 了 直 接 量 測 放 大 器 和 DAC 電 路 的 穩 定 時 間 的 可 能 性 這 種 放 大 器 的 特 性 是 頻 寬 規 格 高 達 100 MHz 以 上, CMRR 特 性 也 很 好 但 是 CMRR 指 標 是 在 兩 個 輸 入 端 直 接 連 在 一 起, 而 且 用 低 阻 抗 信 號 源 驅 動 的 情 況 下 獲 得 的 在 實 際 應 用 中, 信 號 源 阻 抗 和 通 道 增 益 的 差 異 會 使 高 頻 時 CMRR 值 明 顯 降 低 差 動 被 動 式 探 棒 為 了 儘 量 減 少 效 能 衰 減, 這 些 放 大 器 只 能 使 用 特 別 匹 配 的 差 動 被 動 式 探 棒 要 保 證 按 照 探 棒 製 造 商 提 供 的 程 式, 針 對 該 放 大 器 對 探 棒 進 行 單 獨 校 驗 高 頻 寬 差 動 主 動 式 探 棒 這 種 探 棒 會 在 其 觸 點 處 對 訊 號 進 行 緩 衝, 以 此 保 持 高 頻 CMRR 的 品 質, 故 可 消 除 被 動 式 探 棒 導 致 的 效 能 下 降 問 題 這 種 探 棒 具 有 高 頻 寬 (100 MHz 以 上 ) 高 靈 敏 度, 而 且 有 極 佳 的 高 頻 CMRR 效 能 這 種 探 棒 一 般 用 於 量 測 磁 碟 機 的 讀 取 電 路 ( 其 訊 號 本 質 上 是 差 動 訊 號 ) 由 於 在 搜 尋 接 地 彈 跳 (ground bounce) 問 題 時 不 會 改 變 接 地 梯 度, 這 種 探 棒 在 探 查 高 速 數 位 電 路 時 得 到 越 來 越 普 遍 的 應 用 電 壓 隔 離 器 儘 管 電 壓 隔 離 器 不 是 真 正 的 差 動 放 大 器, 但 它 們 提 供 了 安 全 量 測 浮 動 電 壓 的 一 種 手 段 與 差 動 放 大 器 比 較, 隔 離 器 也 有 一 些 折 衷 的 優 勢, 選 擇 哪 一 種 則 取 決 於 應 用 如 其 名 稱 所 示, 隔 離 器 並 不 直 接 連 接 浮 動 的 輸 入 端 與 接 地 的 輸 出 端 訊 號 的 耦 合 是 透 過 光 學 方 法 或 多 路 徑 的 光 學 / 變 壓 器 方 法 實 現 的 其 實 體 配 置 有 兩 種 : 整 合 的 單 件 系 統 和 分 離 式 發 送 器 / 接 收 器 系 統 發 送 器 與 接 收 器 分 離 式 型 號 是 靠 光 纜 相 連 發 送 器 由 可 充 電 電 池 供 電, 可 以 遠 離 接 收 器 在 訊 號 發 源 地 的 環 境 不 適 於 人 或 示 波 器 的 情 況 下, 這 種 方 式 是 很 有 用 的 隔 離 器 還 可 用 於 極 高 的 共 模 電 壓 浮 動 電 壓 指 標 通 常 受 手 持 式 探 棒 的 絕 緣 電 壓 制 約 如 果 斷 電 的 待 測 裝 置 可 以 連 接 探 棒, 則 浮 動 電 壓 只 受 發 送 器 與 地 之 間 的 實 際 間 距 限 制 由 於 隔 離 器 沒 有 對 地 的 電 阻 性 通 路, 所 以 在 對 洩 漏 電 流 極 為 敏 感 的 應 用 中 是 一 種 很 好 的 選 擇 裝 有 靈 敏 的 GFCI ( 接 地 故 障 斷 路 器 ) 的 電 路, 如 醫 用 電 子 裝 置, 在 連 接 到 差 動 放 大 器 時 可 能 引 起 GFCI 跳 閘 而 沒 有 終 止 於 地 的 衰 減 器 也 使 隔 離 器 對 靜 態 ( 直 流 ) 共 模 電 壓 具 有 無 限 的 CMRR 62

63 第 二 章 : 電 力 電 子 測 試 技 術 與 應 用 技 巧 源 阻 抗 輸 入 參 考 點 寄 生 的 引 線 電 阻 和 電 感 外 罩 絕 緣 保 護 器 對 地 的 寄 生 電 容 圖 11. 隔 離 外 殼 產 生 的 不 平 衡 輸 入 電 容 由 此 形 成 的 交 流 分 壓 器 使 得 探 棒 夾 子 處 的 Vref Vref 隔 離 器 的 劣 勢 在 於 它 不 是 真 正 的 差 動 放 大 器, 也 就 是 說, 它 的 輸 入 是 不 平 衡 的 ( 參 見 圖 11) 量 測 (+) 輸 入 端 和 參 考 ( ) 輸 入 端 對 接 地 的 電 容 差 別 相 當 大 這 就 產 生 了 與 前 述 浮 動 示 波 器 相 同 的 問 題 參 考 引 線 的 源 阻 抗 在 高 頻 段 與 接 地 電 容 形 成 了 一 個 衰 減 器 將 參 考 點 連 接 到 電 路 中 驅 動 阻 抗 最 低 的 點 上 ( 必 要 時 可 顛 倒 示 波 器 的 通 道 以 便 重 新 獲 得 正 確 的 極 性 ) 即 可 使 這 些 問 題 的 影 響 減 至 最 小 如 果 隔 離 器 的 發 送 器 與 接 收 器 是 分 離 的, 應 盡 可 能 將 發 送 器 與 接 地 表 面 相 隔 離, 以 便 最 大 限 度 地 減 少 對 地 的 電 容 耦 合 將 隔 離 器 置 於 紙 板 箱 或 木 製 板 條 箱 內 都 可 以 顯 著 改 進 其 效 能! 差 動 量 測 的 應 用 功 率 電 子 元 件 高 電 壓 差 動 放 大 器 是 量 測 線 路 連 接 電 路 的 理 想 的 手 段, 這 種 電 路 包 括 交 換 式 電 源 供 應 器 的 原 線 圈 電 動 機 電 燈 安 定 器, 以 及 其 他 類 似 的 系 統 這 種 電 路 不 需 要 浮 動 示 波 器 這 樣 的 危 險 做 法 低 的 輸 入 電 容 也 不 會 增 加 閘 極 驅 動 電 路 的 負 載 而 影 響 逆 變 器 的 運 行 在 分 析 功 率 交 換 裝 置 ( 如 MOSFET 和 IGBT) 特 性 時, 常 常 要 量 測 動 態 飽 和 特 性 具 有 高 速 輸 入 鉗 位 電 路 的 高 效 能 差 動 放 大 器 能 夠 準 確 量 測 接 通 飽 和 度, 即 當 裝 置 斷 開 時 過 驅 動 ( 滿 刻 度 的 幾 百 倍 ) 之 後 的 幾 奈 秒 這 樣 就 可 以 使 用 準 確 量 測 飽 和 度 特 性 所 需 要 的 高 靈 敏 度 在 量 測 次 級 電 路 時 這 種 放 大 器 也 是 有 用 的 透 過 啟 動 校 驗 的 偏 壓 補 償 ( 也 叫 比 較 電 壓 ), 放 大 器 也 可 用 於 單 端 模 式, 以 監 視 漣 波 谷 和 線 性 穩 壓 器 的 淨 空 度 ( 參 見 圖 12) 若 將 偏 壓 補 償 設 定 到 輸 出 電 壓, 則 可 以 在 各 種 動 態 負 載 條 件 下 以 高 靈 敏 度 直 接 量 測 V CE 淨 空 度 系 統 功 率 分 配 在 開 發 高 準 確 度 類 比 量 混 合 訊 號 和 高 速 數 位 系 統 時, 常 常 要 解 決 功 率 分 配 方 面 的 問 題 這 種 工 作 可 能 是 設 計 者 最 可 怕 的 夢 魘 CAD 系 統 經 常 也 無 助 於 事, 因 為 很 難 或 者 根 本 不 可 能 為 引 起 此 類 問 題 的 微 小 寄 生 效 應 建 立 模 型 配 備 差 動 放 大 器 的 示 波 器 是 追 蹤 和 識 別 系 統 中 故 障 點 的 最 好 工 具 差 動 量 測 與 差 動 式 探 棒 63

64 第 二 章 : 電 力 電 子 測 試 技 術 與 應 用 技 巧 整 流 後 的 直 流 圖 12. 用 校 驗 的 偏 壓 補 償 準 確 量 測 輸 出 穩 壓 器 集 電 極 上 的 電 源 漣 波 谷 注 意 : 示 波 器 設 定 在 100mV/ 分 度, 地 電 位 在 螢 幕 外 61 個 分 度 橋 電 路 的 偏 移 電 源 100 mv/ 分 度 感 測 器 校 驗 的 偏 壓 補 償 電 壓 6.100V 量 測 點 圖 13. 平 衡 橋 電 路 中 的 感 測 器 在 兩 個 分 壓 支 路 的 抽 頭 之 間 進 行 差 動 量 測 單 端 量 測 常 常 將 功 率 分 配 問 題 隱 藏 起 來, 因 為 這 種 量 測 為 待 測 訊 號 另 外 提 供 接 地 路 徑 這 不 僅 使 量 測 發 生 了 變 化, 而 且 也 常 常 會 影 響 電 路 的 工 作, 可 能 改 進 也 可 能 降 低 電 路 的 效 能 將 差 動 式 探 棒 置 於 積 體 電 路 的 電 源 引 線 上, 可 以 提 供 裝 置 電 源 的 真 實 狀 況 邏 輯 裝 置 的 引 線 電 感 常 常 使 積 體 電 路 與 局 部 的 旁 通 電 容 隔 離 開 來 即 便 電 源 看 似 純 淨, 接 地 和 電 源 接 腳 也 可 能 相 對 於 系 統 中 的 其 他 地 線 發 生 漂 移 行 動 探 棒 可 以 跟 蹤 單 個 裝 置 的 地 與 系 統 中 其 他 地 之 間 的 動 態 接 地 電 壓 梯 度 數 位 系 統 中 的 接 地 彈 跳 (ground bounce) 效 應 可 能 更 容 易 量 測 在 積 體 電 路 的 輸 入 接 腳 及 接 地 接 腳 之 間 進 行 探 查, 就 可 以 提 供 該 裝 置 所 看 到 的 實 際 訊 號 的 狀 況 平 衡 訊 號 有 些 系 統 使 用 的 訊 號 本 質 上 就 是 差 動 訊 號 當 訊 號 兩 端 共 有 同 一 的 驅 動 阻 抗 時 就 認 為 這 兩 端 是 平 衡 的 平 衡 系 統 在 專 業 音 訊 設 備 電 話 和 磁 記 錄 系 統 ( 類 比 與 數 位 記 憶 體 ) 中 是 很 普 遍 的, 這 裡 僅 提 供 少 數 幾 例 差 動 訊 號 在 高 速 數 位 系 統 中 也 分 佈 的 越 來 越 普 遍 如 果 對 這 種 訊 號 一 次 量 測 一 端 並 將 結 果 相 加, 那 麼 這 種 低 效 率 的 嘗 試 充 其 量 是 一 種 容 易 出 錯 的 方 法 當 只 有 訊 號 的 一 端 承 載 探 棒 時, 能 量 就 經 常 轉 移 到 未 被 量 測 的 一 端 以 差 動 方 法 量 測 平 衡 系 統 可 以 得 到 訊 號 的 真 實 描 述 感 測 器 差 動 量 測 普 遍 應 用 於 感 測 器 系 統 由 於 訊 號 振 幅 小, 還 需 要 消 除 接 地 迴 路, 所 以 就 排 除 了 使 用 單 端 量 測 的 可 能 性 感 測 器 一 詞 使 人 想 到 了 用 於 量 測 機 械 現 象 的 裝 置, 如 量 測 加 速 度 振 動 壓 力 等 等 差 動 量 測 技 術 的 應 用 已 超 出 了 這 一 範 圍, 還 包 括 視 訊 和 醫 療 用 影 像 裝 置 麥 克 風 化 學 感 測 器, 等 等, 不 一 而 足 電 阻 值 可 以 發 生 變 化 的 感 測 器 經 常 工 作 在 所 謂 平 衡 橋 的 配 置 中 ( 參 見 圖 13) 這 種 配 置 是 利 用 三 個 已 知 電 阻 器 和 感 測 器 構 成 一 對 分 壓 器 橋 電 路 電 源 為 這 對 分 壓 器 提 供 偏 壓, 而 在 分 壓 器 的 抽 頭 之 間 進 行 差 動 式 的 電 壓 量 測 這 種 配 置 的 好 處 是 消 除 了 電 源 波 動 的 影 響 在 系 統 被 激 勵 之 前, 感 測 器 經 常 產 生 一 個 代 表 其 穩 態 的 直 流 輸 出 電 壓 為 了 獲 得 高 解 析 度, 最 好 是 將 直 流 成 分 去 掉 如 果 需 要 量 測 極 低 的 頻 率 成 分 (<2Hz), 在 放 大 器 輸 入 端 採 用 交 流 耦 合 是 無 效 的 為 了 適 應 這 種 需 求, 很 多 高 增 益 差 動 放 大 器 都 有 差 動 偏 移 功 能 這 種 功 能 實 際 上 是 在 一 個 輸 入 端 串 接 一 個 浮 動 的 可 調 電 源, 這 樣 就 允 許 放 大 器 保 持 直 流 耦 合 偏 移 控 制 的 範 圍 相 當 大, 在 較 高 的 增 益 設 定 中 可 達 到 ±100 萬 分 度 64

65 第 二 章 : 電 力 電 子 測 試 技 術 與 應 用 技 巧 生 物 物 理 量 測 警 告 : 不 要 在 人 體 上 接 入 包 括 差 動 放 大 器 在 內 的 任 何 電 子 儀 器, 除 非 這 種 儀 器 是 專 為 人 而 設 計 的 合 適 的 裝 置 應 被 確 認 符 合 由 所 在 國 批 准 的 專 門 的 法 規 量 測 神 經 活 動 所 形 成 的 電 訊 號 面 臨 著 諸 多 挑 戰 這 種 訊 號 的 振 幅 極 低, 常 常 小 於 1 毫 伏 共 模 成 分 可 能 比 有 用 訊 號 大 幾 百 倍 甚 至 幾 千 倍 源 阻 抗 也 相 當 高 差 動 訊 號 通 常 被 高 振 幅 的 雜 訊 破 壞 所 幸 的 是 高 增 益 差 動 放 大 器 可 以 用 來 量 測 這 些 訊 號 1,000,000:1 或 者 更 高 的 CMRR 指 標 可 以 有 效 地 消 除 共 模 成 分 為 了 應 付 輸 入 訊 號 的 高 阻 抗, 可 將 放 大 器 的 輸 入 電 阻 配 置 為 無 限 大 ( 注 意 : 如 果 標 本 未 經 其 他 設 備 接 地, 應 當 使 用 透 過 100kΩ 電 阻 接 地 的 單 獨 探 棒, 以 便 減 少 共 模 範 圍 超 載 的 機 會 ) 皮 膚 觸 點 一 般 採 用 銀 / 氯 化 銀 電 極, 這 樣 可 以 建 立 與 皮 膚 的 離 子 連 接, 還 可 產 生 半 電 池 電 壓 為 400mV 的 伽 伐 尼 電 池, 以 便 使 量 測 加 入 偏 移 電 壓 放 大 器 的 差 動 偏 移 可 用 於 去 除 偏 壓 同 時 又 保 持 低 頻 回 應 特 性 由 於 大 多 數 生 物 物 理 活 動 發 生 在 20Hz 以 下 的 頻 率, 可 以 利 用 有 限 頻 寬 濾 波 器 減 少 高 頻 差 動 雜 訊, 但 不 會 使 有 用 訊 號 發 生 改 變 維 持 量 測 的 完 整 性 量 測 的 誤 差 源 像 其 他 的 量 測 方 法 一 樣, 差 動 量 測 也 受 到 產 生 誤 差 的 條 件 的 制 約 這 些 誤 差 在 結 果 中 也 許 很 明 顯, 也 許 並 非 顯 而 易 見, 還 有 可 能 被 誤 認 為 是 想 要 的 量 測 結 果 下 面 將 討 論 一 些 比 較 常 見 的 誤 差 源 為 了 瞭 解 產 生 誤 差 的 原 因 和 避 免 的 方 法, 首 先 需 要 對 差 動 示 波 器 或 探 棒 的 內 部 運 作 情 況 有 一 個 基 本 的 瞭 解 系 統 的 核 心 是 差 動 放 大 級 ( 參 見 圖 14) 其 圖 示 符 合 與 運 算 放 大 器 相 同 差 動 放 大 器 像 運 算 放 大 器 一 樣 可 以 抑 制 輸 入 的 共 模 訊 號, 而 只 放 大 兩 個 輸 入 端 的 電 壓 差 與 運 算 放 大 器 不 同 的 是, 差 動 放 大 器 具 有 已 知 的 有 限 的 增 益 在 有 些 配 置 中, 增 益 可 由 使 用 者 選 擇 輸 出 是 單 端 的, 而 且 以 地 為 參 照 為 了 獲 得 很 高 的 阻 抗, 輸 入 部 分 常 採 用 FET ( 場 效 應 管 ) 輸 入 訊 號 可 以 透 過 高 阻 抗 的 衰 減 器, 使 大 訊 號 減 小 到 放 大 器 可 以 處 理 的 範 圍 對 於 衰 減 器 的 要 求 要 比 單 端 放 大 器 高 很 多 兩 端 必 須 有 相 同 的 直 流 和 交 流 衰 減 衰 減 量 的 不 匹 配 對 CMRR 具 有 第 一 位 的 影 響 例 如, 為 了 保 持 100,000:1 的 CMRR 指 標, 衰 減 器 的 匹 配 度 必 須 好 於 十 萬 分 之 一 (0.001%); 這 樣 就 在 差 動 放 大 器 中 不 給 誤 差 留 下 餘 地! 當 然, 還 需 要 從 信 號 源 開 始 全 程 保 持 這 種 匹 配 度 輸 入 端 差 動 放 大 器 平 衡 式 衰 減 器 圖 14. 具 衰 減 器 的 差 動 放 大 器 簡 圖 差 動 量 測 與 差 動 式 探 棒 65

66 第 二 章 : 電 力 電 子 測 試 技 術 與 應 用 技 巧 輸 入 連 接 一 般 來 說, 差 動 放 大 器 或 探 棒 與 信 號 源 的 互 連 是 產 生 誤 差 的 最 大 來 源 為 了 維 持 輸 入 的 匹 配, 兩 個 通 道 應 盡 可 能 一 樣, 兩 個 輸 入 端 的 任 何 接 線 長 度 都 應 相 同, 如 果 使 用 探 棒, 其 型 號 與 長 度 也 應 相 同 在 量 測 高 共 模 電 壓 的 低 頻 訊 號 時, 應 避 免 使 用 具 衰 減 的 探 棒, 在 高 增 益 時 則 完 全 不 能 使 用 這 種 探 棒, 因 為 不 可 能 準 確 平 衡 它 們 的 衰 減 量 當 高 電 壓 或 高 頻 率 的 應 用 需 要 衰 減 時, 應 使 用 為 差 動 放 大 器 專 門 設 計 的 專 用 被 動 式 探 棒, 這 種 探 棒 具 有 準 確 調 整 直 流 衰 減 和 交 流 補 償 的 裝 置 為 獲 得 最 佳 的 效 能, 每 一 個 特 定 的 放 大 器 都 應 專 用 一 套 探 棒, 而 且 要 根 據 這 套 探 棒 隨 附 的 程 式 對 該 放 大 器 進 行 校 驗 一 種 常 用 的 方 法 是 將 + 和 輸 入 纜 線 成 對 絞 扭 在 一 起 這 樣 可 減 少 拾 取 線 路 頻 率 干 擾 和 其 他 雜 訊 的 可 能 以 間 隔 方 式 佈 線 的 輸 入 纜 線 ( 參 見 圖 15) 的 作 用 相 當 於 變 壓 器 的 一 個 線 圈 穿 過 這 個 迴 路 的 任 何 交 流 磁 場 都 會 感 應 出 一 個 電 壓, 此 電 壓 作 為 差 動 成 分 出 現 在 放 大 器 的 輸 入 端, 而 且 會 如 實 地 合 計 到 輸 出 上 去! 若 將 輸 入 引 線 鉸 接 在 一 起 ( 如 圖 16), 則 感 應 電 壓 往 往 出 現 在 VCM 通 道, 可 以 被 差 動 放 大 器 抑 制 在 共 模 訊 號 超 量 的 高 頻 量 測 中 可 以 將 兩 條 輸 入 線 繞 在 鐵 氧 體 磁 環 上 而 得 到 改 善 這 樣 作 可 衰 減 兩 個 輸 入 端 共 有 的 高 頻 訊 號 由 於 差 動 訊 號 是 在 兩 個 方 向 上 穿 過 磁 心, 因 此 不 受 影 響 圖 16. 將 輸 入 引 線 絞 扭 在 一 起, 迴 路 面 積 非 常 小, 故 穿 過 其 中 的 磁 場 較 少 感 應 電 壓 往 往 出 現 在 VCM 通 道, 可 以 被 差 動 放 大 器 抑 制 接 地 大 多 數 差 動 放 大 器 的 輸 入 連 接 器 是 外 殼 接 地 的 BNC 連 接 器, 在 使 用 探 棒 或 同 軸 輸 入 纜 線 連 接 時, 總 會 有 如 何 接 地 的 問 題 由 於 量 測 應 用 非 常 廣 泛, 故 沒 有 嚴 格 的 標 準 可 循 在 量 測 低 頻 的 低 電 位 訊 號 時, 地 線 一 般 最 好 是 只 接 在 放 大 器 一 側, 而 不 要 接 在 兩 個 輸 入 端 上 這 樣 可 為 感 應 到 的 屏 敝 層 電 流 提 供 返 回 的 通 路 但 又 不 會 形 成 接 地 迴 路, 對 量 測 或 待 測 裝 置 形 成 干 擾 在 高 頻 部 分, 探 棒 的 輸 入 電 容 與 引 線 電 感 形 成 串 聯 空 腔 諧 振 電 路, 並 可 能 結 成 環 狀 在 單 端 量 測 中, 使 用 盡 可 能 短 的 接 地 線 可 使 這 種 效 應 減 至 最 小 這 樣 會 降 低 電 感 量, 有 效 地 增 高 諧 振 頻 率, 使 其 有 望 超 出 放 大 器 的 頻 寬 差 動 量 測 是 在 兩 個 探 棒 接 觸 點 之 間 進 行 的, 其 中 並 不 涉 及 接 地 的 概 念 然 而 如 果 因 為 共 模 成 分 的 快 速 上 升 而 產 生 了 環, 則 使 用 短 的 接 地 線 可 減 少 諧 振 電 路 中 的 圖 15. 隨 時 間 變 化 的 磁 場 穿 過 間 隔 開 的 引 線 時 感 應 出 電 壓, 猶 如 變 壓 器 的 線 圈 此 電 壓 作 為 差 動 成 分 輸 入 放 大 器, 並 累 加 到 真 正 的 VDM 訊 號 上 66

67 第 二 章 : 電 力 電 子 測 試 技 術 與 應 用 技 巧 電 感 量, 從 而 減 少 了 環 狀 成 分 在 有 些 情 況 下, 也 可 以 用 附 加 接 地 線 的 方 法 減 少 快 速 差 動 訊 號 所 產 生 的 環 如 果 共 模 源 在 高 頻 時 對 地 的 阻 抗 很 低, 也 就 是 被 電 容 器 旁 通, 就 屬 於 這 種 情 況 如 其 不 然, 附 加 地 線 可 能 會 使 情 況 變 得 更 糟! 如 果 發 生 了 這 種 事, 可 試 著 將 探 棒 一 起 在 輸 入 端 接 地 這 樣 可 以 透 過 屏 敝 降 低 有 效 電 感 當 然, 將 探 棒 的 接 地 線 接 到 電 路 上 可 能 會 產 生 接 地 迴 路, 在 量 測 高 頻 訊 號 時 這 通 常 不 會 產 生 問 題 量 測 高 頻 時 的 最 好 忠 告 就 是 試 著 不 使 用 接 地 引 線 進 行 量 測, 然 後 採 用 能 提 供 最 好 結 果 的 設 定 將 探 棒 接 地 引 線 接 到 電 路 時, 要 切 記 將 它 接 地! 在 使 用 差 動 放 大 器 時 很 容 易 忘 記 地 線 的 連 接 在 那 裡, 因 為 它 們 可 以 探 查 電 路 的 任 何 地 方, 而 不 會 有 發 生 損 害 的 危 險 輸 入 阻 抗 對 CMRR 的 影 響 任 何 源 阻 抗 的 作 用 就 是 與 輸 入 電 阻 ( 直 流 ) 和 輸 入 電 容 ( 交 流 ) 組 成 一 個 分 壓 器 對 單 端 量 測 來 說, 阻 抗 的 影 響 一 般 可 以 忽 略, 因 為 誤 差 很 少 能 達 到 1% 但 對 差 動 量 測, 這 個 小 的 誤 差 造 成 輸 入 增 益 的 不 匹 配, 這 會 減 少 共 模 抑 制 的 能 力 ( 參 見 圖 17) 量 測 差 動 放 大 器 的 CMRR 指 標 通 常 是 經 過 T 型 BNC 連 接 器 共 同 驅 動 兩 個 輸 入 端 這 樣 向 輸 入 端 看 進 去 的 阻 抗 差 實 際 為 零 現 實 中 的 信 號 源 理 應 具 有 相 同 的 驅 動 阻 抗 但 這 很 難 做 到 於 是,CMRR 的 實 際 效 能 要 比 放 大 器 的 指 標 低 得 多 如 果 放 大 器 的 輸 入 阻 抗 衰 減 倍 數 和 源 阻 抗 全 都 已 知, 那 麼 透 過 計 算, 每 個 輸 入 分 支 的 分 壓 比 就 可 以 確 定 實 際 的 CMRR 不 過, 若 只 對 量 測 的 效 能 做 出 主 觀 的 判 斷 會 更 容 易 些 很 多 高 增 益 放 大 器 都 可 以 配 置 成 儀 器 用 放 大 器 儀 器 用 放 大 器 沒 有 輸 入 衰 減 器, 本 身 的 輸 入 電 阻 是 無 限 大 (>1012Ω) 在 源 阻 抗 相 當 高 時 ( 如 生 理 學 實 驗 ) 這 種 方 式 可 以 大 幅 改 善 低 頻 的 CMR 儘 管 儀 器 用 放 大 器 的 輸 入 電 阻 為 無 限 大, 其 輸 入 電 容 還 是 有 的 隨 著 共 模 頻 率 的 增 加, 信 號 源 的 高 阻 抗 對 CMR 的 改 善 效 果 將 迅 速 退 化 由 於 儀 器 用 放 大 器 沒 有 輸 入 衰 減 器, 其 共 模 範 圍 和 差 模 範 圍 都 比 較 狹 窄 圖 17. 源 阻 抗 不 平 衡 所 造 成 的 影 響 + 輸 入 衰 減 器 是 從 0 Ω 驅 動 的, 但 輸 入 衰 減 器 是 從 3 kω 以 下 驅 動 的 結 果 與 900 kω 相 加, 使 衰 減 增 加 而 CMRR 降 低 共 模 範 圍 任 何 放 大 器 都 有 可 能 被 過 驅 動, 並 引 起 輸 出 的 鉗 位 當 輸 入 的 差 模 訊 號 大 到 足 以 強 制 放 大 器 超 出 其 輸 出 動 態 範 圍 時, 差 動 放 大 器 也 會 發 生 同 樣 的 效 應 差 動 放 大 器 還 要 承 受 另 一 種 超 載, 即 超 出 輸 入 共 模 範 圍 當 預 期 的 訊 號 所 依 附 的 電 壓 (VCM) 超 出 了 放 大 器 的 輸 入 共 模 範 圍 時 就 會 發 生 這 種 情 況 差 動 量 測 與 差 動 式 探 棒 67

68 第 二 章 : 電 力 電 子 測 試 技 術 與 應 用 技 巧 寄 生 電 容 將 交 流 市 電 電 源 耦 合 進 浮 動 地 外 殼 對 地 = 圖 18. 消 費 性 音 訊 電 子 元 件 中 的 VCM 這 些 設 備 通 常 使 用 雙 芯 電 源 線, 其 機 箱 和 電 路 都 是 浮 動 的 由 於 放 大 器 抑 制 了 共 模 訊 號, 所 以 動 態 範 圍 受 到 輸 入 級 而 不 是 輸 出 擺 幅 的 限 制 具 輸 入 衰 減 器 的 放 大 器 共 模 範 圍 比 差 模 範 圍 大 由 於 共 模 成 分 在 量 測 中 是 看 不 到 的 ( 但 願 如 此 ), 所 以 共 模 範 圍 超 載 對 於 使 用 者 可 能 並 不 明 顯 當 共 模 成 分 為 直 流 時 尤 其 如 此 在 超 出 VCM 範 圍 時, 有 些 放 大 器 的 拓 撲 仍 然 約 略 提 供 具 有 明 顯 增 益 誤 差 的 差 動 訊 號 由 於 波 形 貌 似 正 確, 很 多 使 用 者 被 這 種 錯 誤 的 量 測 結 果 所 愚 弄 有 些 放 大 器 具 有 超 載 指 示 器 以 警 告 使 用 者 發 生 了 共 模 超 載 的 情 況 一 個 好 的 方 法 就 是 在 進 行 重 要 的 量 測 之 前, 先 檢 驗 共 模 是 否 在 規 定 的 範 圍 之 內 只 要 將 一 個 輸 入 端 接 地, 並 且 用 放 大 器 本 身 量 測 共 模 成 分, 就 可 以 很 容 易 地 進 行 檢 驗 然 後 再 對 另 一 個 輸 入 端 重 複 此 過 程 量 測 完 全 浮 動 訊 號 完 全 浮 動 ( 沒 有 任 何 接 地 ) 的 信 號 源 在 使 用 差 動 放 大 器 進 行 量 測 時 會 造 成 特 殊 的 問 題 常 見 的 例 子 有 電 池 供 電 的 電 子 裝 置 消 費 性 音 訊 元 件 和 實 驗 用 生 理 標 本 由 於 沒 有 分 支 阻 抗 接 地, 該 地 區 的 任 何 交 流 電 場 都 可 以 通 過 電 容 耦 合 到 待 測 裝 置 ( 參 見 圖 18) 在 這 種 量 測 環 境 中 充 斥 著 從 螢 光 燈 和 建 築 物 配 線 中 輻 射 出 來 的 線 路 頻 率 電 場 當 這 種 電 場 耦 合 到 待 測 裝 置 中 時, 便 產 生 了 共 模 電 壓 若 耦 合 量 足 夠 大 而 放 大 器 的 輸 入 阻 抗 又 比 較 高, 就 可 能 不 經 意 間 超 出 了 放 大 器 的 共 模 範 圍 當 放 大 器 配 置 成 儀 器 用 放 大 器 時 尤 其 如 此, 因 為 對 線 路 頻 率 的 負 載 阻 抗 近 乎 無 限 大 透 過 提 供 分 支 阻 抗 接 地 減 少 電 容 性 耦 合 或 者 減 少 磁 場 強 度 等 都 可 以 避 免 出 現 超 載 的 情 況 增 加 到 地 的 並 聯 支 路 是 最 為 容 易 的 方 法 這 種 方 法 不 需 要 直 接 短 路, 通 常 有 10 kω 的 電 阻 就 足 夠 了 如 果 加 入 分 支 阻 抗 對 待 測 裝 置 或 量 測 過 程 造 成 干 擾, 可 以 試 著 將 待 測 裝 置 用 接 地 的 金 屬 屏 敝 物 封 裝 起 來 以 減 少 電 容 性 耦 合 這 實 際 上 是 加 了 一 個 給 交 流 電 場 提 供 接 地 通 路 的 法 拉 第 屏 敝 最 後 一 個 方 法 是 設 法 將 磁 場 強 度 減 至 最 小 作 為 一 個 好 的 開 始, 可 以 用 白 熾 燈 替 代 螢 光 燈, 以 及 使 用 電 路 配 線 與 待 測 裝 置 之 間 保 持 最 大 距 離 頻 寬 差 動 放 大 器 和 單 端 示 波 器 放 大 器 一 樣, 常 可 以 對 頻 寬 限 制 進 行 控 制 高 增 益 放 大 器 可 以 提 供 低 通 頻 率 的 選 擇 頻 寬 限 制 可 減 少 高 頻 雜 訊 成 分 並 使 低 頻 的 降 低 減 至 最 小 頻 寬 限 制 濾 波 位 於 輸 入 訊 號 被 轉 換 為 單 端 之 後 所 以, 使 用 頻 寬 限 制 不 會 增 加 高 頻 的 輸 入 共 模 範 圍 68

69 電 流 探 棒 使 用 技 巧 應 用 摘 要 使 用 電 流 探 棒 的 注 意 事 項 1. 請 仔 細 閱 讀 說 明 書 上 的 安 全 注 意 事 項 以 及 探 棒 量 程 2. 鉗 式 電 流 探 棒 必 須 將 滑 桿 推 到 底, 直 到 探 棒 顯 示 : CLOSED 3. 每 次 量 測 前 需 將 主 動 式 電 流 探 棒 預 熱 20 分 鐘 以 上, 確 保 量 測 結 果 準 確 4. 每 次 量 測 後 需 對 探 棒 進 行 消 磁 (Degauss), 以 免 剩 磁 影 響 量 測 結 果 5. 如 需 更 高 的 量 測 準 確 度, 在 每 次 使 用 前, 請 使 用 Tektronix 專 用 的 電 流 校 驗 夾 具 進 行 校 正 6. 注 意 電 流 方 向 探 棒 的 消 磁 與 平 衡 為 進 行 準 確 的 量 測, 您 必 須 經 常 對 探 棒 進 行 消 磁 與 平 衡 調 整 消 磁 可 以 消 除 探 棒 鐵 心 內 的 寄 生 磁 場, 否 則 將 造 成 零 點 的 漂 移 和 量 測 誤 差 每 次 進 行 消 磁 後 都 需 要 調 整 探 棒 的 零 點 平 衡, 消 除 存 在 的 偏 移 在 下 列 各 種 條 件 下 都 需 要 進 行 消 磁 與 平 衡 : - 每 次 打 開 示 波 器 進 行 20 分 鐘 預 熱 以 後 - 每 當 發 生 超 載 的 時 候 - 每 當 探 棒 暴 露 在 強 磁 場 中 - 每 次 發 現 空 載 直 流 偏 移 非 零 時 消 磁 與 平 衡 調 整 步 驟 : 1. 將 示 波 器 輸 入 通 道 設 為 零 參 考 點 2. 將 探 棒 的 輸 出 連 接 示 波 器, 如 果 是 TCPA 系 列 或 者 TCP202 電 流 探 棒, 同 時 使 用 Tektronix TDS3000 以 上 型 號 的 示 波 器, 示 波 器 將 該 通 道 顯 示 刻 度 設 為 安 培 / 格 3. 探 棒 不 鉗 任 何 導 線 的 情 況 下, 將 滑 桿 推 到 底, 直 到 顯 示 CLOSED 4. 按 DEGAUSS ( 消 磁 ) 按 鍵 將 示 波 器 轉 到 最 小 刻 度, 例 如 1mA/ 格 或 10mA/ 格 調 整 平 衡 旋 鈕, 直 到 波 形 軌 跡 線 與 零 點 吻 合 電 流 探 棒 使 用 技 巧 69

70 第 二 章 : 電 力 電 子 測 試 技 術 與 應 用 技 巧 如 何 量 測 大 的 直 流 電 流 如 果 您 需 要 量 測 重 疊 在 大 的 直 流 訊 號 上 的 交 流 成 分, 或 者 您 希 望 擴 充 您 探 棒 的 直 流 量 測 範 圍, 您 可 以 使 用 第 二 條 導 線 增 加 偏 流 來 達 成 透 過 增 加 偏 移 電 流, 量 測 的 直 流 電 流 就 是 二 組 導 線 電 流 之 間 的 差 值, 現 在 將 測 得 的 數 值 加 上 偏 移 直 流 電 流 的 數 值 就 可 以 算 出 實 際 電 流 的 值 您 可 以 將 另 外 一 條 只 通 過 直 流 成 分 的 導 線 與 待 測 導 線 一 起 放 在 鉗 口 內, 需 要 第 二 條 導 線 電 流 的 方 向 與 待 測 訊 號 相 反 參 見 下 圖 : 您 可 以 透 過 在 鉗 口 多 繞 幾 圈 的 方 法 提 高 直 流 偏 移 的 數 值 現 在 直 流 偏 移 的 數 值 將 等 於 流 過 導 線 的 直 流 乘 以 圈 數 例 如, 如 果 第 二 條 導 線 電 流 為 100mA 直 流, 繞 鉗 口 5 圈, 那 麼 等 效 的 直 流 偏 移 電 流 就 是 100mA 乘 以 5, 為 500mA 直 流 電 流 電 流 待 測 導 線 電 流 電 流 待 測 導 線 電 流 探 棒 增 加 圈 數 增 加 偏 流 電 流 探 棒 提 供 偏 流 的 第 二 組 導 線 如 何 提 高 量 測 小 電 流 的 準 確 度 如 果 量 測 非 常 小 的 電 流 成 分, 您 可 以 透 過 在 鉗 口 多 繞 幾 圈 的 方 法 提 高 量 測 靈 敏 度, 這 時 探 棒 的 靈 敏 度 即 為 繞 的 圈 數 ( 倍 數 ), 在 示 波 器 上 觀 測 波 形 時, 相 應 電 流 除 以 這 一 倍 數 就 得 到 正 確 地 讀 數, 例 如, 如 果 導 線 環 繞 鉗 口 5 圈, 示 波 器 讀 出 的 電 流 是 50mA, 實 際 值 就 應 該 是 10mA 待 測 導 線 增 加 圈 數 提 高 靈 敏 度 電 流 探 棒 70

71 電 源 供 應 器 漣 波 量 測 技 巧 應 用 摘 要 目 前 交 換 式 電 源 供 應 器 已 取 代 傳 統 電 源 供 應 器, 成 為 大 多 數 電 子 產 品 的 電 源 元 件, 廣 泛 地 使 用 於 桌 上 型 電 腦 顯 示 器 筆 記 型 電 腦 傳 真 機 影 印 機 等 設 備 上 最 主 要 的 原 因 是 交 換 式 電 源 供 應 器 具 有 體 積 小 重 量 輕 及 效 率 高 等 多 項 優 點, 缺 點 則 是 輸 出 雜 訊 較 大, 本 文 的 目 的 就 是 來 探 討 直 流 交 換 式 電 源 供 應 器 的 輸 出 雜 訊 電 源 漣 波 雜 訊 的 定 義 輸 出 雜 訊 定 義 : 此 雜 訊 是 附 著 於 直 流 成 分 上 的 交 流 成 分, 此 交 流 成 分 包 含 週 期 性 與 隨 機 性 訊 號, 英 文 稱 為 PARD (Periodic And Random Deviation), 其 波 形 如 下 圖 : 由 於 交 換 式 電 源 供 應 器 採 用 高 頻 切 換 (20 KHz 以 上 ) 技 術, 配 合 脈 衝 寬 度 調 變 (PWM) 及 輸 出 濾 波 電 路, 可 以 將 市 電 轉 換 成 IC 電 路 所 需 的 直 流 電 壓, 例 如 +5V +12V 5V 12V +3.3V 等 電 壓, 但 經 此 種 轉 換 的 副 作 用 是 在 直 流 成 分 中 含 有 少 許 的 交 流 成 分, 若 此 交 流 成 分 ( 以 下 稱 為 雜 訊 ) 過 大 則 會 使 應 用 電 路 產 生 誤 動 作 以 5V 為 例, 若 直 流 中 心 電 壓 為 5.00V, 雜 訊 若 為 1.0 V p-p, 則 任 何 瞬 時 值 的 電 壓 可 能 已 經 超 過 4.75V 5.25V 的 容 許 範 圍,( 此 為 一 般 邏 輯 IC 正 常 之 工 作 電 壓 範 圍 ), 因 而 可 能 誤 動 作 或 當 機 出 現, 因 此 輸 出 雜 訊 影 響 不 可 謂 不 大 一 般 而 言, 交 換 式 電 源 供 應 器 的 輸 出 雜 訊 規 格 為 其 輸 出 直 流 電 壓 的 1% 以 下, 以 +5V +12V 為 例, 其 輸 出 雜 訊 規 格 分 別 為 50m V p-p 與 120m V p-p 輸 出 雜 訊 的 控 制 通 常 交 換 式 電 源 供 應 器 在 設 計 時, 便 需 將 輸 出 雜 訊 控 制 在 這 一 規 格 內, 才 算 完 成, 而 產 品 量 產 時, 可 能 因 為 零 件 ( 如 輸 出 變 壓 器 快 速 二 極 體 濾 波 電 容 器 等 ) 材 質 規 格 不 同, 或 誤 裝 漏 裝, 等 因 素 造 成 雜 訊 ( 漣 波 ) 超 過 規 格, 為 避 免 這 些 情 況, 在 檢 測 時 將 交 換 式 電 源 供 應 器 每 個 輸 出 的 雜 訊 列 為 測 試 項 目 是 必 須 的 圖 1. 交 換 式 電 源 供 應 器 的 輸 出 雜 訊 波 形 電 源 供 應 器 漣 波 量 測 技 巧 71

72 第 二 章 : 電 力 電 子 測 試 技 術 與 應 用 技 巧 輸 出 漣 波 的 檢 測 示 波 器 是 最 普 遍, 常 用 的 檢 測 裝 置, 測 試 時 應 注 意 下 述 規 格, 否 則 其 檢 測 結 果 差 異 甚 大 避 免 接 地 迴 路 影 響 應 儘 量 使 用 差 動 輸 入 或 浮 動 示 波 器 因 為 一 般 示 波 器 的 輸 入 BNC 負 端 是 與 示 波 器 機 殼 相 連 通 的, 而 示 波 器 機 殼 又 與 輸 入 電 源 的 接 地 端 連 接, 若 直 接 用 探 棒 量 測 輸 出 端, 可 能 造 成 接 地 迴 路 電 流, 因 而 影 響 量 測 結 果, 因 此 應 該 避 免 採 用 差 動 輸 入 的 示 波 器 是 正 確 的 檢 測 接 法, 如 圖 2 為 INTEL 建 議 的 檢 測 連 接 圖 測 試 條 件 在 測 試 規 格 中 應 明 確 說 明 是 否 在 待 測 端 加 入 旁 通 電 容 器 及 其 材 質 容 量 數 量 等, 如 圖 2 中 INTEL 即 加 入 10uf 及 0.1uf 電 容 器, 以 便 模 擬 主 機 板 上 的 系 統 電 容 這 部 分 並 沒 有 通 則 要 求, 視 需 求 條 件 而 定, 在 測 試 時 應 說 明 是 否 有 旁 通 電 容 器, 否 則 測 試 值 會 有 不 小 差 異 頻 寬 示 波 器 的 頻 寬 會 影 響 檢 測 結 果, 一 般 規 格 為 20MHZ 或 30MHZ (INTEL 要 求 規 格 ), 數 位 示 波 器 之 取 樣 速 率 必 須 高 PARD 頻 率 2 倍 以 上 衰 減 選 擇 由 於 漣 波 雜 訊 一 般 較 小, 使 用 較 大 衰 減 的 探 棒 會 造 成 訊 號 過 小, 量 測 結 果 不 準 確 建 議 選 擇 1:1 探 棒, 交 流 耦 合 方 式 註 :7A13 模 組 為 差 動 放 大 器 模 組 輸 入 阻 抗 低 輸 入 阻 抗 ( 如 50 Ω) 可 以 比 高 輸 入 阻 抗 ( 如 1 MΩ) 防 止 其 他 訊 號 的 干 擾 此 部 分 並 無 通 則 要 求, 但 測 試 時 應 說 明 其 輸 入 阻 抗, 否 則 數 值 會 有 不 小 之 差 異 圖 2. INTEL 建 議 的 PARD 差 動 檢 測 連 接 圖 72

73 待 機 和 洩 漏 電 流 測 試 應 用 摘 要 在 當 前 電 子 裝 置 中, 量 測 待 機 功 率 或 電 流 洩 漏 是 設 計 驗 證 和 除 錯 過 程 中 的 一 項 常 見 工 作 由 於 消 費 者 需 要 電 池 工 作 時 間 更 長 能 耗 效 率 更 高 的 產 品, 設 計 工 程 師 必 須 認 真 管 理 電 流 洩 漏 中 遺 失 的 能 量, 這 需 要 準 確 地 進 行 量 測 裝 置 中 通 常 會 設 計 有 待 機 電 流 洩 漏, 這 是 提 供 即 時 開 機 功 能 的 產 品, 具 有 一 直 啟 動 的 時 脈 顯 示 器 的 消 費 性 電 子, 以 及 充 電 器 等 功 率 轉 換 裝 置 的 副 作 用 由 於 能 量 是 功 率 乘 時 間, 即 使 待 機 功 率 位 準 低, 其 在 長 時 間 週 期 內 也 可 能 會 消 耗 大 量 的 能 量, 耗 用 AC 電 源 電 量, 耗 乾 電 池 準 確 量 測 毫 微 安 培 級 的 低 位 準 洩 漏 電 流, 是 大 多 數 數 位 萬 用 電 錶 面 臨 的 一 個 挑 戰 Tektronix DMM4020 萬 用 電 錶 提 供 了 一 個 專 用 電 路, 可 以 以 1 na 的 解 析 度 量 測 洩 漏 電 流, 解 決 這 一 挑 戰 量 測 待 機 電 流 洩 漏 量 測 待 機 電 流 看 上 去 像 是 一 份 容 易 的 任 務 它 只 需 將 優 質 萬 用 電 錶 (DMM) 的 引 線 連 接 到 相 應 端 子 上, 直 接 量 測 電 流 安 培 數 就 可 以 了 但 事 實 上, 這 一 任 務 並 不 是 這 樣 簡 單, 因 為 電 流 洩 漏 一 般 很 低, 只 有 幾 毫 微 安 培, 使 用 傳 統 DMM 進 行 量 測 可 能 會 不 準 確 DMM 量 測 電 流 的 方 式 通 常 是 以 與 待 測 電 路 串 聯 的 分 流 電 阻 形 式 應 用 已 知 電 阻, 允 許 電 流 流 過 電 路 在 電 流 流 動 時,DMM 會 量 測 經 過 分 流 電 阻 器 的 電 壓 下 降 量, 使 用 歐 姆 定 律 計 算 電 流 這 種 分 流 電 阻 器 方 法 在 分 流 裝 置 中 引 入 下 降 電 壓, 稱 為 負 載 電 壓, 如 圖 1 所 示 負 載 電 壓 成 為 誤 差 來 源, 因 為 根 據 基 爾 霍 夫 電 壓 定 律 (KVL), 要 從 電 路 中 提 供 的 電 壓 中 減 去 這 個 負 載 電 壓, 可 能 會 出 現 50% 以 上 的 誤 差 透 過 使 用 較 低 的 分 流 電 阻, 可 以 減 少 錯 誤 數 量, 高 端 DMM 則 提 供 了 可 變 分 流 值, 允 許 選 擇 電 流 量 程 但 是, 使 用 低 分 流 電 阻 值 會 提 高 測 得 的 電 壓 靈 敏 度, 使 量 測 變 得 不 準 確 不 穩 定 待 機 和 洩 漏 電 流 測 試 73

74 第 二 章 : 電 力 電 子 測 試 技 術 與 應 用 技 巧 ma 輸 入 待 測 裝 置 V out 訊 號 調 整 和 A/D 轉 換 器 圖 1. 分 流 萬 用 電 錶 電 路 作 為 安 培 計 使 用 LO 輸 入 R 反 饋 ma 輸 入 LO 輸 入 待 測 裝 置 V out 訊 號 調 整 和 A/D 轉 換 器 圖 2. 反 饋 DMM 中 的 電 路 作 為 低 電 流 安 培 計 使 用 Tektronix DMM4020 萬 用 電 錶 就 是 這 樣 一 種 工 具 透 過 使 用 與 電 路 串 聯 的 電 流 到 電 壓 放 大 器 ( 運 算 放 大 器 ) 轉 換 技 術, 在 低 電 流 應 用 中 作 為 安 培 計 使 用 DMM, 可 以 大 幅 改 善 準 確 度, 如 圖 2 所 示 例 如,1.2 V dc 電 源 的 電 路 及 100 kω 測 試 負 載 的 裝 置, 計 算 得 到 的 電 流 為 12 µa 但 是, 由 於 增 加 了 串 聯 儀 錶 分 流 電 阻 (10 kω), 測 得 經 過 待 測 裝 置 的 電 流 將 下 降 到 µa 為 改 善 低 電 流 量 測 的 靈 敏 度, 安 培 計 設 計 工 程 師 將 提 高 分 流 電 阻 ; 隨 著 分 流 電 阻 提 高, 誤 差 也 會 提 高 Tektronix DMM4020 數 位 萬 用 電 錶 在 兩 個 低 直 流 量 程 中 採 用 電 流 到 電 壓 運 算 放 大 器 :2000 µa 和 200 µa 在 這 些 量 程 中, 運 算 放 大 器 在 電 路 中 引 入 低 阻 抗, 將 未 知 輸 入 電 流 轉 換 成 電 壓, 而 不 需 要 低 電 阻 分 流 裝 置, 從 而 消 除 了 負 載 電 壓 結 果, 對 指 定 量 程 的 低 電 流 量 測, 儀 器 提 供 高 達 1 na 的 解 析 度 及 0.03% 的 準 確 度, 對 量 測 負 載 影 響 達 到 最 小 現 在, 透 過 使 用 Tektronix DMM4020 桌 上 型 萬 用 電 錶, 可 以 準 確 地 量 測 待 機 電 流 注 意 誤 差 來 源 在 進 行 低 電 流 量 測 時, 要 瞭 解 可 能 的 量 測 誤 差 來 源 及 如 何 防 止 這 些 誤 差 來 源 影 響 量 測 常 見 誤 差 點 包 括 : 外 來 的 洩 漏 電 流, 如 塵 土 油 脂 助 焊 劑 等 污 染 物 導 致 的 洩 漏 電 流 不 管 是 待 測 裝 置 測 試 儀 器 本 身 還 是 測 試 纜 線 或 連 接 器, 污 染 物 都 可 能 會 為 電 流 提 供 其 他 的 流 動 路 徑, 從 而 在 量 測 中 引 入 誤 差 在 進 行 低 電 流 測 試 時, 應 使 用 酒 精 清 潔 所 有 可 能 被 污 染 的 表 面 任 何 類 型 的 雜 訊 都 可 能 會 在 低 電 流 讀 數 中 引 入 誤 差 : AC 電 源 雜 訊 可 能 會 壓 倒 靈 敏 的 放 大 器, 導 致 讀 數 不 準 確 濾 波 有 一 定 幫 助, 使 用 同 軸 纜 線 或 屏 敝 雙 絞 線 測 試 纜 線 可 以 減 少 錯 誤 的 讀 數 任 何 類 型 的 噪 音 都 可 能 會 為 量 測 過 程 引 入 振 動 而 振 動 則 會 導 致 導 體 相 對 於 絕 緣 體 運 動, 在 電 路 中 產 生 雜 訊, 進 而 引 起 誤 差 在 分 流 裝 置 或 待 測 裝 置 的 熱 能 刺 激 電 路 中 的 電 子 隨 機 運 動 和 碰 撞 時, 會 產 生 熱 雜 訊 得 到 的 電 壓 和 電 流 與 電 路 中 的 電 阻 的 平 方 成 比 例 ( 來 自 待 測 裝 置 和 量 測 電 路 ) 使 用 電 阻 較 低 的 分 流 裝 置 有 一 定 幫 助 74

75 第 三 章 產 業 培 訓 講 義 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 75

76 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 交 換 式 電 源 供 應 器 的 量 測 與 驗 證 太 克 科 技 股 份 有 限 公 司 交 換 式 電 源 供 應 器 測 試 儀 器 數 位 萬 用 電 錶 : 電 壓 電 流 頻 率 可 程 式 電 源 供 應 器 :AC DC 任 意 波 形 函 數 產 生 器 電 子 負 載 :CC 恆 電 流 CV 恆 電 壓 CR 恆 電 阻 CP 恆 功 率 LCR 錶 : 電 阻 電 容 電 感 阻 抗 分 析 儀 : 電 阻 電 容 和 電 感 阻 抗 頻 譜 分 析 儀 : 頻 域 測 試 功 率 錶 : 功 率 分 析 電 壓 電 流 頻 率 示 波 器 : 時 域 頻 域 分 析 76

77 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 示 波 器 應 用 於 電 源 供 應 器 電 路 量 測 的 四 大 考 量 安 全 如 何 安 全 地 使 用 探 棒 瞭 解 探 棒 的 負 載 擷 取 示 波 器 的 準 確 度 分 析 快 速 傅 立 葉 轉 換 示 波 器 浮 動 電 壓 量 測 技 效 應 瞭 解 高 壓 差 動 探 擷 取 模 式 的 應 用 的 使 用 進 階 數 學 運 算 的 術 棒 的 規 格 及 使 用 技 巧 瞭 解 電 流 探 棒 的 使 用 電 源 分 析 軟 體 的 應 用 規 格 及 使 用 技 巧 四 大 量 測 考 量 安 全 : 示 波 器 的 電 源 必 須 正 確 的 接 地 中 性 線 (Neutral) 或 稱 零 線 接 地 (Ground) 火 線 (Line) 大 地 (Earth Ground) 交 換 式 電 源 供 應 器 的 量 測 與 驗 證 77

78 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 安 全 量 測 : 千 萬 不 要 浮 接 您 的 示 波 器! 不 可 剪 斷 或 損 壞 示 波 器 電 源 線 的 接 地! 這 是 非 常 危 險 的 操 作 會 導 致 得 到 不 正 確 的 量 測 值 可 能 導 致 示 波 器 的 損 壞 可 能 導 致 待 測 電 路 的 損 壞 有 許 多 其 他 安 全 的 量 測 方 法 電 流 示 波 器 機 殼 金 屬 與 BNC 接 頭 的 電 壓 = V 1 在 電 力 電 子 領 域 單 端 量 測 並 不 可 行 如 何 安 全 地 執 行 量 測 工 作? 馬 達 控 制 器 (Motor controllers) 換 流 器 / 逆 變 器 (Inverters) 不 斷 電 系 統 (UPS) 交 換 式 電 源 供 應 器 (Switching power supplies) 三 相 電 源 (3-phase power) 製 程 控 制 設 備 (Process control equipment) 如 何 量 測 A 與 B 點 間 的 電 壓? 78

79 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 差 動 量 測 概 念 所 有 高 度 和 電 壓 的 量 測 都 是 差 動 的 因 為 所 有 的 量 測 都 必 須 有 一 個 參 考 點 量 測 點 CH1 量 測 點 參 考 點 CH1 參 考 點 接 地 參 考 點 量 測 接 地 是 一 般 常 見 的 參 考 點 一 般 示 波 器 都 是 使 用 接 地 作 為 參 考 點 CH2 探 棒 接 地 參 考 點 CH1 探 棒 CH1 參 考 點 CH2 參 考 點 接 地 參 考 點 交 換 式 電 源 供 應 器 的 量 測 與 驗 證 79

80 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 浮 動 量 測 ( 非 接 地 參 考 點 量 測 ) 浮 動 量 測 亦 是 差 動 量 測, 但 是 由 於 參 考 點 並 不 是 接 地, 而 是 參 考 點 與 地 之 間 已 有 一 高 度 或 電 壓 存 在 危 險! 不 要 拿 一 般 示 波 器 和 被 動 式 探 棒 來 測 試! 波 形 高 度 是 1 CH1 探 棒 CH1 參 考 點 V CG 是 CH1 單 獨 量 測 浮 動 量 測 的 方 法 浮 接 (Floating) 示 波 器 A 減 B 量 測 技 術 ( 又 稱 為 Pseudo-Differential) 差 動 探 棒 (Differential Probe) 量 測 技 術 隔 離 通 道 (Isolated-input) 示 波 器 與 浮 動 量 測 80

81 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 浮 動 (Floating) 示 波 器 這 是 一 種 不 安 全 不 準 確 的 量 測 方 法 由 於 浮 動 儀 器 電 源 與 地 的 寄 生 電 感 與 電 容 造 成 訊 號 的 振 鈴 與 失 真 實 際 訊 號 振 鈴 A 減 B 量 測 法 ( 又 稱 為 偽 差 動 ) 非 接 地 的 兩 點 測 試, 可 藉 由 兩 點 對 地 的 訊 號 相 減 而 得 到 這 兩 點 的 訊 號 差 這 是 一 種 安 全 但 不 準 確 的 替 代 量 測 方 法 V CG 為 CH2 CH1 CH2 探 棒 波 形 高 度 6 5 = 1 V CG CH1 探 棒 CH2 參 考 點 接 地 參 考 點 CH1 參 考 點 交 換 式 電 源 供 應 器 的 量 測 與 驗 證 81

82 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 A 減 B 量 測 法 的 問 題 CMRR 很 差 典 型 的 CMRR DC / 1 MHz 相 較 於 差 動 探 棒 典 型 的 CMRR DC / 20 MHz 通 道 間 的 傳 導 延 遲 時 差 (Skew) 及 不 同 的 偏 移 或 增 益 導 致 振 幅 及 時 序 誤 差 必 須 使 用 兩 個 通 道 才 能 量 測 一 組 差 動 訊 號 差 動 探 棒 (Differential Probe) 量 測 技 術 這 是 一 種 安 全 準 確 的 量 測 方 法 82

83 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 隔 離 通 道 (Isolated-input) 示 波 器 與 浮 動 量 測 隔 離 通 道 是 將 大 地 隔 離, 所 以 有 了 隔 離 通 道 就 可 以 做 安 全 的 浮 動 量 測 TPS2000B 系 列 是 唯 一 可 用 來 做 浮 動 量 測 的 示 波 器 TPS2000B 系 列 所 搭 配 的 標 準 探 棒 TPP0201 可 承 受 浮 動 測 試 電 壓 高 達 30 V RMS +12v TPP0201 探 棒 負 載 TPS2000 TPP0201 參 考 點 V CG V CG 用 CH1 單 獨 量 測 隔 離 通 道 (Isolated-input) 示 波 器 與 浮 動 量 測 因 為 是 隔 離 通 道, 所 以 每 個 通 道 都 能 夠 單 獨 量 測 不 同 的 參 考 點 提 示 : 量 測 電 路 中 的 差 動 電 壓 應 儘 量 低 一 些 附 註 : 浮 動 距 離 不 可 超 過 錨 的 深 度 +12v 負 載 CH2 參 考 點 CH2 探 棒 TPS2000 CH1 探 棒 CH1 參 考 點 -12v 交 換 式 電 源 供 應 器 的 量 測 與 驗 證 83

84 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 隔 離 通 道 的 安 全 不 可 超 過 儀 器 或 探 棒 規 定 的 電 壓 範 圍! TPS2000B 系 列 所 搭 配 的 標 準 探 棒 TPP0201 可 承 受 浮 動 測 試 電 壓 高 達 30 V RMS TPS2000B 系 列 所 搭 配 的 探 棒 P5122 可 承 受 浮 動 測 試 電 壓 高 達 600 V RMS CAT II 或 300 V RMS CAT III +240v CH2 參 考 點 TPS2000 負 載 CH2 探 棒 CH1 探 棒 CH1 參 考 點 -240v 四 大 量 測 考 量 探 棒 : 理 想 的 電 壓 探 棒 頻 寬 = 纜 線 理 想 的 電 壓 探 棒 模 型 理 想 的 探 棒 是 沒 有 負 載 效 應, 也 就 是 不 會 對 量 測 造 成 任 何 影 響 頻 寬 無 限 大 輸 入 電 容 為 0, 輸 入 電 阻 無 限 大 動 態 範 圍 無 限 大 (Dynamic Range) 1:1 無 衰 減 無 延 遲 無 相 位 偏 移 (Phase Shift) 機 械 結 構 適 合 量 測 應 用 84

85 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 探 棒 不 僅 影 響 量 測 系 統 也 影 響 待 測 電 路 未 接 探 棒 與 示 波 器 時 探 棒 及 示 波 器 接 上 探 棒 與 示 波 器 後 待 測 電 路 (DUT) 電 阻 負 載 效 應 會 導 致 振 幅 降 低 待 測 電 路 (DUT) 探 棒 輸 入 電 阻 與 待 測 電 路 會 形 成 一 個 分 壓 電 路, 進 而 導 致 上 升 時 間 變 慢 及 振 幅 降 低 交 換 式 電 源 供 應 器 的 量 測 與 驗 證 85

86 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 探 棒 的 電 容 負 載 效 應 導 致 上 升 時 間 增 加 待 測 電 路 (DUT) 探 棒 探 針 1X 被 動 式 探 棒 10X 被 動 式 探 棒 1X 被 動 式 探 棒 的 上 升 時 間 波 形 10X 被 動 式 探 棒 的 上 升 時 間 波 形 探 棒 接 地 線 的 電 感 負 載 效 應 電 感 效 應 造 成 阻 抗 不 匹 配, 頻 寬 越 寬 影 響 越 大 接 地 線 的 長 短 會 影 響 電 感 效 應 的 大 小, 結 果 會 產 生 脈 波 訊 號 的 振 鈴 (Ringing) 待 測 電 路 (DUT) 探 棒 探 針 一 個 10X 被 動 式 探 棒 C in = 10 pf 及 6 英 寸 接 地 線 的 等 效 線 路 典 型 6 英 寸 接 地 線 探 棒 造 成 的 振 鈴 頻 率 接 地 線 等 效 電 感 左 側 等 效 線 路 的 探 棒 造 成 的 振 鈴 86

87 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 接 地 線 的 電 感 效 應 ( 導 致 振 鈴 ) 纜 線 直 接 連 接 BNC 探 棒 探 針 連 接 1 英 寸 接 地 線 3 英 寸 低 阻 抗 接 地 線 6 英 寸 接 地 線 未 接 接 地 線 盡 可 能 縮 短 接 地 線 長 度 使 用 彈 簧 狀 的 短 接 地 套 件 使 用 電 路 板 測 試 點 轉 接 器 Tektronix 2.5 mm 超 小 型 探 棒 P/N (package of 2) 尺 寸 : 1. 安 裝 高 度 英 寸 ( 最 大 ) 2. 孔 距 英 寸 ( 最 小 ) 至 英 寸 ( 最 大 ) 3. 直 徑 英 寸 ( 最 小 ) 至 英 寸 ( 最 大 ) 4. 直 徑 英 寸 ( 最 小 ) 至 英 寸 ( 最 大 ) 5. 探 棒 直 徑 英 寸 交 換 式 電 源 供 應 器 的 量 測 與 驗 證 87

88 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 低 頻 補 償 效 應 ( 影 響 振 幅 量 測 ) 正 確 補 償 過 補 償 欠 補 償 使 用 被 動 式 探 棒 時 須 確 認 探 棒 的 低 頻 補 償 是 否 正 確 TDS1000/2000B/TPS2000 可 使 用 探 棒 檢 查 功 能 確 認 CAT 等 級 CAT 等 級, 根 據 IEC 的 定 義, 描 述 儀 器 設 備 在 設 計 時 在 電 氣 環 境 中 可 承 受 的 瞬 間 電 壓 範 圍 根 據 所 在 的 配 電 系 統 位 置, 可 預 估 瞬 間 電 壓 的 大 小 CAT IV: 戶 外 三 相 電 壓 進 入 建 築 物 之 前 ( 瞬 間 到 6 kv pk ) CAT III: 電 力 配 線 固 定 安 裝 ( 瞬 間 到 4 kv pk ) CAT II: 屋 內 插 座 電 源 設 備 手 提 式 設 備 ( 瞬 間 到 2.5 kv pk ) CAT I: 特 定 電 子 裝 置 通 訊 電 子 設 備 的 訊 號 位 準 ( 瞬 間 到 500 V pk ) 88

89 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 最 大 量 測 電 壓 的 範 例 搭 配 探 棒 高 壓 差 動 探 棒 的 應 用 須 知 ( 以 P5205 為 例 ) 安 全 限 制 (voltage between either input and earth ground) 單 端 1000 V (Max) 50X 差 動 130 V (DC+ Peak AC) 500X 差 動 1300 V (DC+ Peak AC) 超 量 程 偵 測 需 注 意 僅 偵 測 差 動 電 壓 是 否 過 範 圍 無 法 偵 測 單 端 是 否 過 範 圍 交 換 式 電 源 供 應 器 的 量 測 與 驗 證 89

90 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 差 動 探 棒 不 絞 合 探 棒 纜 線 絞 合 探 棒 纜 線 加 CM 扼 流 圈 高 壓 差 動 探 棒 的 應 用 須 知 ( 以 P5205 為 例 ) 導 線 必 須 雙 絞 以 降 低 電 感 負 載 效 應 注 意 延 長 線 對 高 頻 的 影 響 量 測 頻 率 超 過 10 MHz 時 不 建 議 使 用 延 長 線 頻 寬 選 擇 為 5 MHz 時 使 用 延 長 線 不 會 影 響 效 能 不 可 僅 接 一 條 延 長 線 90

91 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 高 壓 差 動 探 棒 的 應 用 須 知 ( 以 P5205 為 例 ) 額 定 量 測 能 力 下 降 曲 線 隨 量 測 頻 率 變 高 而 導 致 的 電 壓 量 測 能 力 下 降 注 意 陰 影 區 域 (RF Burn) 的 量 測 步 驟 連 接 或 移 除 探 棒 時 須 先 將 待 測 電 路 電 源 關 閉 以 確 保 安 全 電 流 探 棒 的 應 用 須 知 : 主 動 式 電 流 探 棒 模 型 探 棒 高 頻 放 大 器 示 波 器 低 頻 放 大 器 交 換 式 電 源 供 應 器 的 量 測 與 驗 證 91

92 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 TCP0030/TCP0150 交 流 / 直 流 電 流 探 棒 TCP0030 直 接 連 接 TekVPI 示 波 器 DPO2000/DPO3000 DPO4000B/DPO5000/DPO7000 量 測 範 圍 :1 ma 到 30 A ( 動 態 範 圍 寬 廣 ) 頻 寬 : 直 流 至 120 MHz 50 A 峰 值 脈 衝 功 能 TCP0150 直 接 連 接 TekVPI 示 波 器 DPO2000/DPO3000 DPO4000B/DPO5000/DPO7000 量 測 範 圍 :150 A (RMS) 頻 寬 : 直 流 至 20 MHz 500 A 峰 值 脈 衝 功 能 電 流 探 棒 的 最 大 量 測 電 流 最 大 脈 波 電 流 需 注 意 隨 頻 率 及 溫 度 變 化 的 額 定 量 測 能 力 下 降 曲 線 最 大 連 續 電 流 探 棒 高 頻 放 大 器 示 波 器 安 培 - 秒 乘 積 低 頻 放 大 器 92

93 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 峰 值 電 流 與 脈 波 寬 度 之 關 係 圖 探 棒 高 頻 放 大 器 示 波 器 低 頻 放 大 器 峰 值 電 流 與 頻 率 間 的 額 定 量 測 能 力 下 降 曲 線 探 棒 高 頻 放 大 器 示 波 器 低 頻 放 大 器 交 換 式 電 源 供 應 器 的 量 測 與 驗 證 93

94 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 四 大 量 測 考 量 擷 取 : 示 波 器 的 準 確 度 A/D 垂 直 位 元 最 小 解 析 度 滿 刻 度 準 確 度 % 大 多 數 示 波 器 為 8 位 元 但 為 何 最 佳 的 示 波 器 垂 直 準 確 度 僅 為 1 1.5% 水 平 準 確 度 內 部 頻 率 及 取 樣 率 決 定 水 平 準 確 度 未 執 行 系 統 校 正 對 量 測 的 影 響 示 波 器 及 探 棒 的 偏 移 歸 零 校 正 影 響 傳 導 損 耗 的 準 確 度 探 棒 延 遲 時 差 校 正 影 響 切 換 損 耗 的 準 確 度 94

95 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 擷 取 模 式 的 種 類 擷 取 模 式 的 應 用 取 樣 模 式 (Sample mode) 示 波 器 一 般 的 操 作 模 式 適 用 於 大 多 數 的 情 形 平 均 模 式 (Average mode) 將 多 次 擷 取 的 波 形 平 均 降 低 隨 機 雜 訊, 穩 定 量 測 值 但 是 訊 號 必 須 是 重 複 的 穩 定 的 持 續 存 在 的 高 解 析 度 模 式 (Hi Res mode) 平 均 取 樣 間 隔 中 的 取 樣 點 必 須 有 額 外 的 取 樣 率 才 能 工 作, 僅 適 用 於 中 低 速 時 基 ( 取 樣 率 小 於 100 MS/s) 於 擷 取 的 波 形 上 以 額 外 的 取 樣 率 來 平 均 波 形, 所 以 適 用 於 單 擊 或 非 重 複 性 訊 號 的 隨 機 雜 訊 平 均 藉 由 平 均 可 增 加 量 測 解 析 度 峰 值 偵 測 模 式 (Peak Detect mode) 於 取 樣 間 隔 擷 取 最 大 值 / 最 小 值 可 在 低 速 的 時 基 (time/div) 發 現 突 波 (Glitch) 訊 號 包 絡 模 式 (Envelope mode) 堆 疊 取 樣 間 隔 擷 取 之 最 大 值 / 最 小 值 長 時 間 觀 察 訊 號 的 變 化 交 換 式 電 源 供 應 器 的 量 測 與 驗 證 95

96 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 快 速 傅 立 葉 轉 換 的 應 用 FFT 的 應 用 訊 號 的 失 真 與 諧 波 找 出 系 統 雜 訊 來 源 電 源 的 諧 波 分 析 記 錄 長 度 對 快 速 傅 立 葉 轉 換 的 重 要 性 ( 需 注 意 示 波 器 記 錄 長 度 於 FFT 時 的 設 定 範 圍 ) 較 長 的 記 錄 長 度 可 降 低 基 準 雜 訊 (Noise Floor) 記 錄 長 度 可 維 持 取 樣 率 使 頻 率 解 析 度 提 高 視 窗 的 應 用 Rectangular Hamming Hanning Blackman / Harris 其 他 注 意 事 項 較 長 的 記 錄 長 度 可 降 低 基 準 雜 訊 (Noise Floor) 記 憶 體 :10 k 時 基 :4 µs/div 取 樣 率 :250 MS/s 記 憶 體 :100 k 時 基 :4 µs/div 取 樣 率 :2.5 GS/s 96

97 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 記 憶 體 長 度 可 維 持 取 樣 率 使 頻 率 解 析 度 提 高 ( 範 例 1) 記 憶 體 長 度 如 果 僅 用 1k 完 全 無 法 解 析 在 同 樣 的 取 樣 率 下 時 域 訊 號 的 週 期 數 越 多 頻 率 解 析 度 越 佳 記 憶 體 :1 k 時 基 :20 µs/div 取 樣 率 :5 MS/s 記 憶 體 :10 k 時 基 :200 µs/div 取 樣 率 :5 MS/s 不 同 視 窗 的 應 用 選 擇 視 窗 種 類 頻 率 解 析 度 振 幅 解 析 度 應 用 RECTANGULAR 最 佳 (1) 幾 乎 等 於 無 視 窗 最 差 (4) 事 件 前 後 訊 號 位 準 幾 乎 不 變 的 瞬 時 或 叢 集 (Burst) 振 幅 相 等 頻 率 接 近 的 正 弦 波 頻 譜 變 化 緩 慢 的 寬 頻 隨 機 雜 訊 HAMMING HAMMING 次 佳 (2) 次 差 (3) 次 差 (3) 次 佳 (2) 正 弦 週 期 性 及 窄 頻 隨 機 雜 訊 事 件 前 後 訊 號 位 準 不 同 的 瞬 時 或 叢 集 (Burst) BLACKMAN/HARRIS 最 差 (4) 最 佳 (1) 檢 查 單 頻 訊 號 的 高 次 諧 波 交 換 式 電 源 供 應 器 的 量 測 與 驗 證 97

98 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 四 大 量 測 考 量 分 析 四 大 量 測 考 量 分 析 : 示 波 器 的 測 試 項 目 輸 入 端 : 電 源 品 質 諧 波 示 波 器? 功 率 分 析 儀? 切 換 裝 置 : 切 換 損 耗 安 全 工 作 區 (SOA) 迴 轉 率 輸 出 端 : 漣 波 及 雜 訊 反 饋 電 路 : 調 變 磁 性 元 件 ( 磁 心 損 耗 和 BH 曲 線 ) 頻 譜 分 析 和 高 功 率 搜 尋 引 擎 各 類 瞬 間 時 序 : 設 定 和 保 持 時 間 98

99 第三章 產業培訓講義 DPO/MSO4000B 及 3000 系列電源分析方案 自動量測電源相關分析如下 電源品質 (Power Quality) 諧波 (Harmonics) 切換損耗 (Switching Loss) 安全工作區 (SOA) 迴轉率 (Slew Rate) 漣波 (Ripple) 調變 (Modulation) 快速執行探棒延遲時差校正 交換式電源供應器的量測與驗證 99

100 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 TPS2000B 系 列 可 攜 式 電 源 除 錯 方 案 隔 離 通 道, 可 用 一 般 被 動 式 探 棒 安 全 量 測 浮 動 電 壓 輕 巧 設 計, 兩 顆 電 池 的 總 操 作 時 間 可 達 八 小 時 電 源 量 測 功 能 包 含 顯 示 W VA VAR 諧 波 分 析 (Harmonics) 切 換 損 耗 分 析 (Switching Loss) DPO5000 及 DPO7000 系 列 電 源 分 析 方 案 自 動 量 測 電 源 相 關 分 析 如 下 電 源 品 質 (Power Quality), 諧 波 (Harmonics) 切 換 損 耗 (Switching Loss), 安 全 工 作 區 (SOA) 迴 轉 率 (Slew Rate) 漣 波 (Ripple) 調 變 (Modulation) 磁 性 元 件 ( 磁 心 損 耗 和 BH 曲 線 ) 頻 譜 分 析 和 高 功 率 搜 尋 引 擎 快 速 執 行 探 棒 延 遲 時 差 校 正 客 戶 自 訂 報 告 100

101 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 交 換 式 電 源 供 應 器 設 計 驗 證 及 相 關 電 氣 量 測 應 用 輸 入 參 數 諧 波 分 析 湧 浪 電 流 驟 升 驟 降 電 源 品 質 功 率 效 率 功 率 量 測 切 換 損 耗 磁 性 損 耗 可 靠 性 保 護 IEC 設 備 分 類 設 備 輸 入 電 流 16 A 每 相 Class A: 馬 達 驅 動 設 備, 三 相 平 衡 負 載 設 備 Class C: 照 明 設 備, 包 括 調 光 設 備 Class B: 可 攜 式 工 具, 電 弧 焊 接 設 備 Class D:(P 600 W) 個 人 電 腦, 電 視 接 收 器 交 換 式 電 源 供 應 器 的 量 測 與 驗 證 101

102 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 諧 波 標 準 :IEC 諧 波 次 數 (n) Class-A 最 大 允 許 諧 波 電 流 (A) 每 瓦 允 許 的 最 大 諧 波 電 流 (ma/w) Class-D 最 大 允 許 諧 波 電 流 (A) 奇 次 諧 波 n X 15/n 使 用 下 列 公 式 13 n 39 (Class D) 3.85/n 2.25/n n X 8/n 偶 次 諧 波 不 適 用 量 測 輸 入 電 流 諧 波 諧 波 列 表 諧 波 長 條 圖 102

103 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 量 測 Class-D 標 準 需 求 D 類 標 準 的 需 求 1. P in < 600 W 2. 至 少 95% 輸 入 電 流 波 形 在 包 絡 以 內 示 波 器 和 功 率 錶 量 測 諧 波 結 果 比 較 示 波 器 滿 刻 度 量 測 示 波 器 未 滿 刻 度 量 測 功 率 錶 (Power Meter) 量 測 沒 有 滿 刻 度 量 測 時 誤 差 較 大 交 換 式 電 源 供 應 器 的 量 測 與 驗 證 103

104 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 示 波 器 和 功 率 錶 量 測 諧 波 結 果 比 較 示 波 器 功 率 錶 誤 差 (%) V RMS (V) V 0.67% I RMS (A) A 0.75% 電 源 頻 率 (Hz) Hz 60 Hz 0.13% 有 效 功 率 % 視 在 功 率 (VA) VA VA 1.34% 功 率 因 數 % V 波 峰 因 數 (%) 1.411% 1.42% 0.63% I 波 峰 因 數 (%) 3.642% 3.65% 0.71% 浪 湧 電 流 什 麼 是 浪 湧 電 流? 浪 湧 電 流 指 電 氣 設 備 開 機 時 從 濾 波 電 容 產 生 的 最 大 瞬 間 輸 入 電 流 浪 湧 電 流 影 響 燒 壞 保 險 絲 斷 路 器 跳 閘 電 路 可 能 損 壞 改 進 浪 湧 限 制 器 軟 啟 動 裝 置 負 溫 度 係 數 熱 敏 電 阻 104

105 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 保 險 絲 選 擇 波 形 公 式 波 形 公 式 浪 湧 電 流 : 預 觸 發 電 源 交 換 式 電 源 供 應 器 交 換 式 電 源 供 應 器 的 量 測 與 驗 證 105

106 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 保 險 絲 選 擇 電 源 品 質 閃 電 電 源 供 應 器 格 線 電 源 品 質 電 力 擾 動 Disturbance 干 擾 Perturbation 電 力 系 統 異 常 Irregularities 驟 升 與 驟 降 Surges and Sags 電 壓 諧 波 失 真 Distortion 欠 電 壓 Brownout 故 障 Fault 106

107 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 輸 入 電 壓 失 真 畸 變 供 電 電 源 畸 變 總 諧 波 失 真 達 到 10% ( 波 峰 因 數 1.246) 輸 入 電 壓 驟 升 驟 降 驟 升 :500 毫 秒 為 264 V ac 至 293 V ac, 然 後 回 到 264 V ac 驟 降 :500 毫 秒 為 100 V ac 至 70 V ac, 然 後 回 到 100 V ac 電 源 交 換 式 電 源 供 應 器 電 子 負 載 電 壓 驟 升 電 壓 驟 降 交 換 式 電 源 供 應 器 的 量 測 與 驗 證 107

108 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 輸 入 電 壓 驟 升 驟 降 1. 選 擇 Tring 2. 選 擇 Runt 電 源 交 換 式 電 源 供 應 器 功 耗 計 算 基 本 原 理 瞬 間 功 率 : 平 均 功 率 : 單 埠 網 路 雙 埠 網 路 一 切 回 到 基 本 原 理 108

109 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 電 源 系 統 效 率 系 統 效 應 功 率 分 析 能 量 功 率 交 換 式 電 源 供 應 器 的 量 測 與 驗 證 109

110 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 示 波 器 和 功 率 錶 量 測 結 果 比 較 示 波 器 功 率 錶 切 換 損 耗 分 析 MOSFET 開 啟 損 耗 傳 導 損 耗 關 斷 損 耗 切 換 功 率 損 耗 = 開 機 切 換 損 耗 (1) + 傳 導 損 耗 (2) + 關 機 切 換 損 耗 (3) 切 換 頻 率 開 機 和 關 機 切 換 損 耗 110

111 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 切 換 損 耗 分 析 二 極 體 的 損 耗 計 算 二 極 體 最 大 瞬 間 正 向 電 壓 :V F 最 大 瞬 間 反 向 電 流 :I R 最 大 響 應 時 間 :t rr 交 換 式 電 源 供 應 器 的 量 測 與 驗 證 111

112 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 二 極 體 損 耗 計 算 磁 性 裝 置 損 耗 1. 選 取 Analyze > Power Analysis 2. 選 取 Select 3. 選 取 Magnetics > Magnetic Loss 112

113 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 保 護 安 全 法 規 Safety Regulatory 電 磁 干 擾 Electromagnetic Interference (EMI) 靜 電 放 電 Electrostatic Discharge (ESD) 短 路 Short Circuit 過 電 流 Overcurrent 過 電 壓 Overvoltage 電 容 放 電 電 壓 電 氣 設 備 標 準 放 電 時 間 (IEC60950,UL60950) 1 秒 10 秒 可 插 式 設 備 永 久 連 接 設 備 IEC 主 電 路 電 容 放 電 國 際 標 準 交 換 式 電 源 供 應 器 的 量 測 與 驗 證 113

114 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 量 測 輸 入 電 容 的 放 電 時 間 電 源 USB 轉 接 器 1. 選 取 Tring 2. 選 取 Timeout 挑 戰 電 源 設 計 中 的 Pmbus 和 Smbus I 2 C:1980 年 代 由 飛 利 浦 公 司 創 立 Smbus: 由 I 2 C 演 變 而 來, 增 加 了 SMBALERT 中 斷 訊 號 線 SBS:Smart Battery System, 以 Smbus 為 基 礎 1996 年 由 Intel 和 Duracell 創 立 負 責 智 慧 型 充 電 器 智 慧 型 電 池 和 智 慧 型 選 擇 器 之 間 的 通 訊 監 控 電 池 的 容 量 和 條 件 屬 性 設 定 充 電 器 的 輸 出 電 壓 和 電 流 Pmbus:Power Management bus 在 2004 年 創 立 也 是 以 SMbus 匯 流 排 為 基 礎 包 含 可 選 的 控 制 線 和 寫 入 保 護 訊 號 線 (write-protect) 允 許 管 理 和 控 制 電 源 子 系 統 114

115 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 嵌 入 式 系 統 實 例 : 串 列 匯 流 排 控 制 鋰 電 池 充 電 器 概 述 鋰 電 池 充 電 非 常 關 鍵 電 池 溫 度 應 控 制 充 電 速 度 目 標 量 測 充 電 器 對 溫 度 變 化 的 響 應 確 認 電 流 變 化 期 間 的 控 制 穩 定 性 挑 戰 解 碼 I 2 C 消 息, 確 認 讀 數 正 確 擷 取 整 個 電 流 校 正 週 期 中 的 資 料 充 電 操 作 概 述 數 位 訊 號 驅 動 電 晶 體 的 閘 極 溫 度 電 池 上 取 樣 的 類 比 讀 數 電 壓 和 電 流 電 晶 體 的 電 壓 電 晶 體 的 電 流 對 充 電 電 流 進 行 脈 寬 調 變 控 制 解 碼 的 I 2 C 匯 流 排 透 過 標 為 DATA 和 CLOCK 的 兩 條 數 位 線 路 監 控 解 碼 的 資 料 顯 示 在 電 流 暫 時 標 記 軌 跡 下 面, 以 簡 化 流 量 的 在 微 型 控 制 器 軟 體 中 插 入 除 錯 作 業 在 充 電 器 進 行 電 流 控 制 校 正 時, 可 以 量 測 系 統 響 應 交 換 式 電 源 供 應 器 的 量 測 與 驗 證 115

116 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 在 溫 度 變 化 導 致 的 電 流 變 化 期 間 充 電 器 的 運 行 情 況 週 期 螢 幕 顯 示 充 電 器 4 秒 中 的 運 行 情 況, 顯 示 對 溫 度 變 化 作 出 響 應 完 整 的 視 圖 激 勵 ( 溫 度 ) 通 訊 (I 2 C) 對 充 電 器 交 換 式 電 源 供 應 器 的 影 響 ( 電 壓 和 電 流 ) 監 測 控 制 迴 路 中 的 線 路 ( 更 新 ) 對 變 化 的 響 應 溫 度 變 化 由 充 電 器 讀 取 從 初 始 讀 數 中 解 碼 I 2 C 資 料 放 大 的 匯 流 排 解 碼 位 置 一 直 持 續 查 看 總 軌 跡 時 間 讀 命 令 (0x17) 原 來 的 溫 度 值 (0x0BB8) 先 從 低 位 元 開 始 還 沒 有 變 化 此 I 2 C 讀 數 為 電 池 保 護 電 子 裝 置 在 量 測 新 溫 度 之 前 所 獲 得 因 此, 資 料 還 沒 有 變 化 (0x0BB8) 116

117 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 在 讀 取 溫 度 後 解 碼 I 2 C 資 料 下 一 個 取 樣 放 大 的 位 置 發 生 在 電 池 保 護 電 子 裝 置 量 測 溫 度 變 化 之 後 讀 命 令 (0x17) 更 新 的 溫 度 值 (0x08D4) 電 流 逐 漸 下 降 放 大 的 視 圖 獲 得 I 2 C 讀 數 之 後, 週 期 中 顯 示 逐 漸 調 整 的 電 流 電 流 更 新 每 個 Update 脈 衝 會 遞 增 校 正 電 流, 直 到 電 流 達 到 較 低 溫 度 要 求 的 新 的 較 低 值 從 高 到 低 平 穩 調 整 電 流 位 準 ~ 10 ms 間 隔 ~ 200 ms 跳 變 從 ~ 2 A 變 成 ~ 0.25 A 交 換 式 電 源 供 應 器 的 量 測 與 驗 證 117

118 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 交 換 式 電 源 供 應 器 電 流 和 電 壓 波 形 深 度 記 憶 體 的 優 點 放 大 同 一 擷 取 資 料, 顯 示 詳 細 的 電 流 波 形 和 電 壓 波 形 完 整 的 視 圖 與 類 比 訊 號 同 時 顯 示 數 位 驅 動 訊 號, 因 此 可 以 量 測 驅 動 延 遲 和 切 換 時 間 電 流 漣 波 量 測 結 果 顯 示, 在 電 流 由 高 位 準 跳 變 到 低 位 準 期 間 可 以 很 好 地 控 制 電 源 電 感 器 漣 波 鋰 電 池 充 電 器 應 用 總 結 達 成 的 目 標 量 測 充 電 器 對 溫 度 變 化 的 響 應 在 溫 度 變 化 大 約 200 毫 秒 後 電 流 變 化 解 碼 的 I 2 C 資 料 正 確 顯 示 了 溫 度 確 認 電 流 變 化 期 間 的 控 制 穩 定 性 電 流 從 2 安 培 平 穩 變 成 0.25 安 培 我 們 瞭 解 了 哪 些 內 容 示 波 器 I 2 C 解 碼 功 能 對 觀 察 採 用 該 通 訊 系 統 的 系 統 具 有 重 要 意 義 單 一 擷 取 顯 示 整 個 變 化 週 期, 同 時 也 顯 示 交 換 式 電 源 供 應 器 的 詳 細 運 行 情 況 118

119 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 經 銷 產 品 簡 介 交 換 式 電 源 供 應 器 的 量 測 與 驗 證 119

120 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 LED 照 明 驅 動 量 測 技 術 太 克 科 技 股 份 有 限 公 司 發 光 二 極 體 (LED) 半 導 體 照 明 ( 發 光 二 極 體, light-emitting diode 英 文 簡 稱 LED) 是 一 種 新 型 的 固 態 光 源, 已 經 在 特 殊 照 明 領 域 顯 現 出 節 能 效 果 120

121 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 LED 的 特 性 節 能 綠 色 照 明, 其 發 光 效 率 達 到 40% 光 照 效 率 高 光 的 方 向 性 強, 光 的 利 用 率 高, 光 學 部 分 做 好 了, 光 效 可 達 95% 以 上 使 用 壽 命 長 LED 的 壽 命 理 論 上 可 達 10 萬 個 小 時 環 保 LED 光 的 方 向 性 強, 利 用 率 高, 減 少 了 光 的 漫 射, 也 就 減 少 了 光 的 污 染 LED 光 源 為 半 導 體 材 料, 不 含 任 何 有 害 物 質 色 彩 豐 富 LED 光 源 的 顏 色 幾 乎 可 以 覆 蓋 整 個 光 譜 可 控 性 可 以 利 用 控 制 系 統 進 行 各 種 控 制 反 應 速 度 快 LED 的 應 用 LED 顯 示 螢 幕 LED 汽 車 照 明 和 車 燈 LED 照 明 商 業 通 用 路 燈 等 LED 指 示 儀 器 設 備 道 路 交 通 等 LED 背 光 源 LED 照 明 驅 動 量 測 技 術 121

122 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 幾 種 照 明 方 式 效 能 比 較 品 名 壽 命 光 效 ( 小 時 ) (lm/w) 起 動 特 性 頻 閃 電 磁 干 擾 環 保 抗 震 性 易 損 性 白 熾 燈 快 嚴 重 無 差 玻 璃 材 質 易 損 壞 螢 光 燈 (T8) 慢 重 大 汞 污 染 差 玻 璃 材 質 易 損 壞 節 能 燈 慢 輕 大 汞 污 染 差 玻 璃 材 質 易 損 壞 ( 輕 巧 型 ) LED 極 快 無 小 綠 色 好 金 屬 體 不 易 損 壞 LED 照 明 成 本 分 析 LED 白 熾 燈 螢 光 燈 投 資 成 本 ($/Mlm-h) 運 行 成 本 ($/Mlm-h) 擁 有 成 本 ($/Mlm-h) LED 照 明 對 驅 動 電 源 的 要 求 高 可 靠 性 高 效 率 高 功 率 因 數 驅 動 方 式 恆 電 壓 供 電 恆 電 流 供 電 浪 湧 保 護 保 護 功 能 防 護 方 面 使 用 壽 命 長 要 符 合 安 規 和 電 磁 相 容 的 要 求 122

123 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 LED 照 明 驅 動 電 源 測 試 技 術 鐵 心 損 耗 B-H 曲 線 分 析 DC 輸 出 部 分 輸 出 漣 波 功 率 輸 入 橋 整 流 穩 壓 ( 開 關 ) PFC 輸 出 整 流 ( 電 流 源 ) LED 分 流 PWM 驅 動 光 隔 離 誤 差 放 大 器 PWM 調 光 視 在 功 率 功 率 因 數 電 流 諧 波 總 諧 波 失 真 (THD) 調 變 分 析 切 換 損 耗 導 通 電 阻 SOA 電 源 品 質 的 測 試 量 測 項 目 RMS 值 波 峰 因 數 有 效 功 率 無 效 功 率 視 在 功 率 功 率 因 數 電 壓 和 電 流 相 角 量 測 儀 器 配 置 儀 器 :DPO4000B/DPO3000 配 件 :5200A+TCP0030/TCP202 PWR 電 源 模 組 LED 照 明 驅 動 量 測 技 術 123

124 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 電 源 品 質 量 測 視 在 功 率 = I rms * V rms 功 率 因 數 = 真 實 功 率 視 在 功 率 波 峰 因 數 = V peak V rms 具 DPO4PWR 的 Tektronix MSO/DPO4000 示 波 器 電 源 品 質 量 測 AC 輸 入 電 壓 和 電 流 124

125 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 電 源 品 質 量 測 諧 波 量 測 量 測 項 目 THD-F THD-R RMS 量 測 及 每 個 諧 波 的 振 幅 和 相 位 IEC 標 準 進 行 測 試 儀 器 配 置 儀 器 :DPO4000B/DPO3000 配 件 :P5200A+TCP0030/TCP202 PWR 電 源 模 組 LED 照 明 驅 動 量 測 技 術 125

126 第三章 產業培訓講義 諧波量測表 EN 長條圖顯示 列表顯示 諧波量測表 EN 諧波文件儲存 126

127 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 功 率 裝 置 量 測 和 分 析 量 測 項 目 開 啟 關 斷 傳 導 損 耗 總 功 率 及 能 量 損 耗 安 全 工 作 區 調 變 分 析 B-H 曲 線 分 析 磁 損 dv/dt,di/dt 量 測 儀 器 配 置 DPO5000/4000B/3000 P5200A+TCP0030/TCP202 PWR 電 源 模 組 PWM 調 變 驅 動 切 換 損 耗 導 通 電 阻 SOA dv/dt di/dt 切 換 損 耗 量 測 開 啟 損 耗 切 換 裝 置 從 非 傳 導 狀 態 變 成 傳 導 狀 態 時 的 能 量 損 耗 傳 導 損 耗 切 換 裝 置 在 飽 和 時 的 損 耗 關 斷 損 耗 切 換 裝 置 從 傳 導 狀 態 變 成 非 傳 導 狀 態 時 的 能 量 損 耗 LED 照 明 驅 動 量 測 技 術 127

128 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 切 換 損 耗 量 測 簡 單 的 切 換 損 耗 量 測 是 量 測 流 經 切 換 裝 置 的 電 壓 及 流 經 切 換 裝 置 的 電 流 電 源 分 析 軟 體 將 計 算 開 啟 損 耗 關 斷 損 耗 和 傳 導 損 耗 警 告 : 電 壓 波 形 和 電 流 波 形 之 間 的 時 序 必 須 準 確 具 DPO4PWR 模 組 的 Tektronix MSO/DPO4000 示 波 器 交 換 式 電 源 供 應 器 和 能 量 損 耗 量 測 總 和 = 開 啟 損 耗 + 關 斷 損 耗 + 傳 導 損 耗 128

129 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 RDS ON 或 Vset 的 測 試 測 試 P5205 預 熱 後 收 不 到 訊 號 調 整 直 流 偏 壓 量 測 的 Rds = 7.2 Ω 設 Ids 為 觸 發 源 P5205 接 Vds 在 DUT 不 通 電 的 條 件 下 再 做 一 次 直 流 偏 壓 調 整 選 擇 高 解 析 度 模 式 通 電 後 盡 可 能 垂 直 放 大 Vds ( 以 通 道 不 飽 和 為 基 準 ) 量 測 的 Vset = 3.7 V 安 全 工 作 區 範 本 測 試 使 用 者 自 訂 範 本 驗 證 裝 置 的 工 作 區 域 使 用 下 面 的 公 式 計 算 瞬 間 功 率 : P n = V n I n 其 中 : P n 是 瞬 間 功 率 V n 是 電 壓 I n 是 電 流 n 是 取 樣 點 量 測 變 量 可 以 包 括 不 同 的 負 載 工 作 溫 度 高 和 低 線 路 輸 入 電 壓 等 等 LED 照 明 驅 動 量 測 技 術 129

130 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 調 變 分 析 開 關 的 控 制 訊 號 電 壓 調 變 在 控 制 迴 路 的 反 饋 系 統 中 具 有 重 要 意 義 調 變 太 多 會 導 致 迴 路 變 得 不 穩 定 在 調 頻 較 低 的 區 域 中, 波 形 較 暗 觀 察 到 的 PWM 及 對 脈 寬 週 期 和 工 作 週 期 (Duty cycle) 的 分 析 以 持 續 累 積 功 能 觀 察 PWM 訊 號 dv/dt di/dt 的 量 測 游 標 讀 取 dv/dt 上 升 邊 緣 下 降 邊 緣 130

131 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 驅 動 輸 出 的 參 數 測 試 量 測 項 目 : DC 輸 出 的 漣 波 電 壓 和 漣 波 電 流 DC 輸 出 的 電 流 穩 定 度 DC 輸 出 功 率 儀 器 配 置 DPO4000B/3000/2000 DMM4020/4040 TCP0030+TPP0502 DC 輸 出 漣 波 電 流 量 測 LED 的 驅 動 一 般 多 採 用 恆 流 驅 動, 才 能 發 揮 其 亮 度 效 率 及 色 彩 亮 麗 的 優 勢 LED 製 造 商 建 議 : 漣 波 電 流 應 介 於 正 向 電 流 的 ±5% ~ ±20% 漣 波 電 流 越 大,LED 的 熱 能 損 耗 越 大, 對 接 面 溫 度 以 及 壽 命 會 影 響 很 大 CH1: 電 壓 漣 波 CH3: 電 流 漣 波 LED 照 明 驅 動 量 測 技 術 131

132 第三章 產業培訓講義 DC 輸出漣波電壓量測 電壓漣波 電流漣波 DC 輸出功率量測 輸出 電流 = ma 電壓 = V Pout = W 效率 Pout/Pin = 7.287/8.755 = 83.2%

133 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 PMM 調 光 測 試 220V AC/DC 恆 壓 電 源 可 調 光 DC/DC 恆 流 驅 動 電 源 LED 光 敏 元 件 PWM 調 光 訊 號 產 生 器 PWM 調 光 訊 號 至 其 他 LED 其 他 項 目 量 測 輸 入 衝 擊 電 流 的 量 測 LED 照 明 驅 動 量 測 技 術 133

134 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 其 他 項 目 量 測 啟 動 關 斷 時 間 的 量 測 Tektronix 的 測 試 方 案 和 優 勢 優 勢 最 為 完 整 的 產 品 系 列 : 示 波 器 萬 用 電 錶 DC 電 源 供 應 器 函 數 信 號 源 完 整 的 探 棒 配 件 方 案 : 電 流 探 棒 高 壓 探 棒 差 動 式 探 棒 最 長 的 記 憶 體 深 度 :20 M 最 佳 的 電 流 漣 波 量 測 方 案 專 業 的 電 源 分 析 功 能 : 電 源 參 數 諧 波 調 變 裝 置 損 耗 漣 波 磁 性 材 料 儀 器 配 置 DPO5000/4000B/3000/2000 TPS2000B+PWR TCP0030/TCP202 P5200A/P5201 DMM4020/4040 PWS4000 AFG3021B 134

135 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 電 流 探 棒 TCP0030 TCPA300+TCP312 TCP202 電 壓 探 棒 P5200 P5205 P2221 TPP0502 DPO2000 Tektronix 的 LED 照 明 測 試 方 案 及 特 性 PWR 電 源 量 測 和 分 析 模 組 DPO4000 DMM4000 AFG3021B Tektronix 的 測 試 項 目 類 別 測 試 項 目 常 用 儀 器 Tektronix 儀 器 優 點 電 源 品 質 量 測 RMS 值 波 峰 因 數 真 實 功 率 無 效 功 率 視 在 功 率 功 率 因 數 及 電 壓 和 電 流 相 角 量 測 諧 波 量 測 切 換 裝 置 量 測 THD-F THD-R 和 RMS 量 測 及 每 個 諧 波 的 振 幅 和 相 位, IEC 標 準 進 行 測 試 開 啟 關 斷 傳 導 損 耗 和 總 功 率 及 能 量 損 耗 ; 安 全 工 作 區 ; 調 變 分 析 ;B-H 曲 線 分 析 功 率 錶 功 率 分 析 儀 DPO+PWR+PROBES DPO+PWR+PROBES 一 鍵 量 測 DPO+PWR+PROBES 完 整 的 探 棒 配 件 漣 波 量 測 漣 波 電 壓 和 電 流 DPO+PWR+PROBES 獨 有 1 ma 的 電 流 量 測, 高 頻 響 應 的 電 壓 量 測 PWM 調 光 分 析 調 光 比 AFG3021B DPO 滿 足 未 來 需 求 效 率 DPO+PROBES*2 一 台 儀 器 實 現 量 測 電 流 輸 出 電 流 準 確 度 和 穩 流 範 圍 DMM DMM4020 小 電 流 量 測 能 力 LED 照 明 驅 動 量 測 技 術 135

136 第三章 產業培訓講義 TPS2000B 系列的獨特效能 TPS2000B 可以提供 TPS2012B TPS2014B TPS2024B MHz 100 MHz 200 MHz 取樣率 1 GS/s 1 GS/s 2 GS/s 電池工作 (1 顆電池) 5.5 小時 4.5 小時 4.5 小時 3年 3年 3年 隔離通道 頻寬 保固 完美的測試平台 協助您輕鬆因應複雜的設計除錯 136

137 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 Tektronix 變 頻 器 測 試 方 案 太 克 科 技 股 份 有 限 公 司 大 綱 變 頻 器 量 測 技 術 整 流 部 分 測 試 濾 波 部 分 測 試 逆 變 部 分 測 試 驅 動 部 分 測 試 控 制 部 分 測 試 介 面 部 分 測 試 系 統 的 診 斷 Tektronix 變 頻 器 測 試 方 案 及 特 性 Tektronix 變 頻 器 測 試 方 案 137

138 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 變 頻 器 測 試 技 術 輸 入 參 數 量 測 EMI 測 試 輸 出 參 數 量 測 整 流 濾 波 逆 變 SPWM 訊 號 檢 測 電 路 隔 離 驅 動 偵 測 電 路 A/D 轉 換 控 制 運 算 電 路 D/A 轉 換 協 定 訊 號 混 合 訊 號 輸 入 控 制 輸 出 控 制 數 位 控 制 輸 入 PCBA 板 上 訊 號 變 頻 器 測 試 技 術 協 定 分 析 : 示 波 器 + 協 定 選 項 輸 入 參 數 : 示 波 器 + 探 棒 萬 用 電 錶 功 率 錶 PCBA 波 形 : 示 波 器 + 探 棒 輸 出 特 性 : 示 波 器 萬 用 電 錶 訊 號 模 擬 : 函 數 信 號 源 FPGA 測 試 : 混 合 示 波 器 + FPGA 選 項 EMI 預 測 試 : 頻 譜 分 析 儀 + 選 項 + LISN+ 近 場 探 棒 諧 波 : 示 波 器 + 探 棒 功 率 分 析 儀 138

139 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 變 頻 器 測 試 技 術 類 別 測 試 項 目 常 用 儀 器 Tektronix 儀 器 優 點 整 流 側 整 流 輸 出 波 形 量 測 示 波 器 DPO 漣 波 量 測 示 波 器 DPO 逆 變 側 控 制 部 分 諧 波 量 測 ( 失 真 ) 功 率 分 析 儀 DPO+PWR 同 時 顯 示 波 形 和 量 測 參 數 視 在 功 率 有 效 功 率 量 測 功 率 因 素 功 率 分 析 儀 DPO+PWR 同 時 顯 示 波 形 和 量 測 參 數 內 部 控 制 電 源 的 輸 出 電 壓 漣 波 示 波 器 IGBT 損 耗 量 測 功 率 錶 DPO+PWR 同 時 顯 示 波 形 和 量 測 參 數 磁 性 元 件 損 耗 及 B-H 特 性 變 壓 器 測 試 儀 DPO+PWR 同 時 顯 示 波 形 和 量 測 參 數 驅 動 脈 衝 振 幅 死 區 量 測 示 波 器 DPO 輸 出 電 壓 和 電 流 量 測 輸 出 功 率 量 測 功 率 錶 DPO2000 FilterVu 功 能 SPWM (SVPWM) 輸 出 電 路 示 波 器 DPO 速 度 反 饋 單 元 正 交 編 碼 電 路 信 號 源 AFG+MSO 雙 通 道 產 生 正 交 訊 號, 輸 入 和 輸 出 同 時 觀 察 A/D D/A 電 路 ( 電 壓 取 樣 輸 出 電 流 萬 用 電 錶 MSO 取 樣 IPM 模 組 的 溫 度 取 樣 ) 混 合 訊 號 (MCU DSP 和 類 比 ) 分 析 混 合 訊 號 示 波 器 MSO FPGA 測 試 晶 片 廠 商 提 供 MSO+FPG AView 介 面 匯 流 排 電 路 RS232 SPI DPO+AUTO +EMBD+ COMP 內 核 測 試, 占 用 資 源 少 三 相 全 橋 整 流 電 路 交 直 交 電 路 的 整 流 和 濾 波 變 頻 器 的 進 線 電 源 可 以 是 三 相 V, 或 三 相 V, 也 可 以 是 單 相 V; 也 可 以 是 690V 電 源 電 壓 在 690V 以 下 稱 為 低 壓 變 頻 器,1000V 以 上 稱 為 中 壓 或 高 壓 變 頻 器 進 線 電 源 的 相 位 順 序 不 影 響 馬 達 的 轉 向 大 多 數 變 頻 器 採 取 三 相 全 波 整 流, 整 流 裝 置 為 功 率 二 極 體 Tektronix 變 頻 器 測 試 方 案 139

140 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 變 頻 器 測 試 技 術 諧 波 量 測 標 準 GB/T : 變 頻 器 電 網 側 諧 波 電 壓 符 合 GB/T 電 源 品 質 公 用 電 網 諧 波 要 求 IEEE Std : 變 頻 器 電 網 側 諧 波 電 流 含 量 符 合 中 高 壓 電 力 系 統 中 畸 變 負 載 發 射 限 值 的 評 估 (GB/Z ) (IEC ) 變 頻 器 量 測 技 術 AC 輸 入 電 壓 和 電 流 140

141 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 變 頻 器 量 測 技 術 諧 波 量 測 表 變 頻 器 量 測 技 術 漣 波 量 測 電 壓 值 2 線 電 壓,6 倍 功 率 頻 率 的 脈 動 波 形 DPO2000 的 FilterVu 功 能 可 以 幫 助 濾 除 高 頻 漣 波 的 干 擾 Tektronix 變 頻 器 測 試 方 案 141

142 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 變 頻 器 量 測 技 術 漣 波 電 流 量 測 量 測 的 必 要 性 : 電 容 器 在 實 際 使 用 時 如 果 超 過 電 容 器 規 定 的 最 大 容 許 漣 波 電 流, 產 品 溫 度 就 會 升 高, 超 出 其 最 高 使 用 溫 度, 就 會 對 電 容 器 效 能 產 生 影 響, 從 而 影 響 整 個 電 路 和 裝 置 額 定 電 壓 容 量 漣 波 電 流 產 品 尺 寸 變 頻 器 逆 變 電 路 工 作 原 理 交 直 交 電 路 的 逆 變 電 路 三 相 正 弦 脈 衝 寬 度 調 變 波 形 逆 變 器 的 功 能 : 透 過 改 變 開 關 管 導 通 時 間 改 變 輸 出 電 壓 的 頻 率 透 過 改 變 開 關 管 導 通 順 序 改 變 輸 出 電 壓 的 相 位 順 序 142

143 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 逆 變 輸 出 波 形 變 頻 器 的 輸 出 波 形 變 頻 器 輸 出 電 壓 方 波 經 L/R 積 分 為 電 流 波 形 近 似 為 正 弦 波 逆 變 輸 出 波 形 變 頻 器 輸 出 波 形 Tektronix 變 頻 器 測 試 方 案 143

144 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 IGBT 損 耗 量 測 技 術 IGBT 的 損 耗 量 測 電 壓 範 圍 1/2Vd 對 於 380V 三 相 系 統 < 270V 對 於 單 相 系 統 < 160V 電 流 視 變 頻 器 的 容 量 而 定, 幾 安 培 到 一 兩 百 安 培, 視 變 頻 器 容 量 和 負 載 而 定 IGBT 驅 動 控 制 調 變 PWM (Pulse Width Moduration) 調 變 PWM 調 變 : 利 用 半 導 體 切 換 裝 置 的 導 通 和 關 斷 將 直 流 電 壓 調 變 成 電 壓 可 變 頻 率 可 變 的 電 壓 脈 衝 串 SPWM 調 變 : 採 用 三 角 波 和 正 弦 波 相 交 獲 得 的 PWM 波 形 直 接 控 制 各 個 開 關, 可 以 得 到 脈 衝 寬 度 和 各 脈 衝 間 工 作 週 期 可 變 的 呈 正 弦 變 化 的 輸 出 脈 衝 電 壓, 能 獲 得 理 想 的 控 制 效 果 : 輸 出 電 流 近 似 正 弦 載 波 頻 率 必 須 高, 才 能 保 證 調 變 後 得 到 的 波 形 與 調 變 前 效 果 相 同 載 波 SPWM 調 變 144

145 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 PWM 調 變 規 律 測 定 驅 動 部 分 量 測 量 測 每 個 IGBT 閘 極 接 受 到 的 驅 動 訊 號 及 其 傳 輸 延 時 和 訊 號 畸 變 觀 測 同 組 驅 動 脈 衝 時 間 上 的 一 致 性 觀 測 同 橋 接 驅 動 脈 衝 之 間 的 死 區 互 鎖 裝 置 和 保 護 機 制 是 否 奏 效 變 頻 器 控 制 電 路 量 測 控 制 部 分 量 測 I/O 訊 號 A/D D/A 速 度 反 饋 訊 號 旋 轉 編 碼 器 的 測 試 電 流 反 饋 回 路 量 測 儀 器 及 配 置 MSO4000B MSO3000 AFG3022B Tektronix 變 頻 器 測 試 方 案 145

146 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 變 頻 器 驅 動 與 控 制 電 路 控 制 和 驅 動 電 路 顯 示 鍵 盤 逆 變 模 組 鍵 盤 顯 示 取 樣 驅 動 控 制 輸 入 接 線 板 給 定 控 制 主 控 板 量 測 控 制 控 制 輸 出 接 線 板 電 源 板 變 頻 器 控 制 電 路 模 擬 與 量 測 速 度 反 饋 單 元 正 交 編 碼 電 路 旋 轉 變 壓 器 的 輸 出 和 取 樣 編 碼 器 速 度 控 制 146

147 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 控 制 電 路 A/D 轉 換 電 路 測 試 A/D D/A 電 路 量 測 ( 電 流 反 饋 電 壓 反 饋 ) SVPWM 調 變 控 制 下 輕 載 狀 態 的 電 流 波 形 介 面 與 通 訊 協 定 的 測 試 和 診 斷 RS-232/422/485/UART 觸 發 和 解 碼 RS485 觸 發 和 解 碼 Tektronix 變 頻 器 測 試 方 案 147

148 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 並 列 匯 流 排 觸 發 解 碼 和 搜 尋 觸 發 並 列 匯 流 排 資 料 含 時 脈 輸 入 或 不 含 時 脈 輸 入 以 十 六 進 位 或 二 進 位 查 看 解 碼 後 的 資 料 使 用 Wave Inspector 搜 尋 和 標 記 特 定 資 料 值 使 用 事 件 表 格 式 查 看 資 料 色 碼 數 位 波 形 顯 示 邏 輯 值 高 以 綠 色 表 示 邏 輯 值 低 以 藍 色 表 示 波 形 分 組, 簡 化 在 螢 幕 上 定 位 數 位 波 形 的 工 作 數 位 通 道 指 標 帶 有 色 碼, 顏 色 與 數 位 探 棒 上 的 通 道 標 籤 一 致 148

149 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 變 頻 行 業 使 用 FPGA 的 趨 勢 FPGA 現 場 可 程 式 邏 輯 閘 陣 列 採 用 邏 輯 單 元 陣 列 LCA (Logic Cell Array) 包 括 : 可 配 置 邏 輯 模 組 CLB (Configurable Logic Block) 輸 出 輸 入 模 組 IOB (Input Output Block) 和 內 部 連 線 (Interconnect) FPGA 應 用 自 動 化 資 訊 技 術 消 費 性 電 子 資 料 處 理 數 位 影 像 和 視 訊 嵌 入 式 本 地 網 路 工 業 儀 器 醫 療 電 子 網 路 通 訊 無 線 通 訊 除 錯 具 FPGA 嵌 入 式 系 統 的 問 題 功 能 定 義 錯 誤 在 FPGA 級 或 系 統 級 功 能 系 統 的 配 合 問 題 系 統 級 時 序 問 題 非 同 步 事 件 實 際 互 聯, 特 別 對 於 速 度 難 以 模 擬 時 序 異 常 IC 之 間 的 訊 號 問 題 雜 訊 串 音 反 射 負 載 效 應 EMI 互 聯 可 靠 性 問 題 焊 點 連 接 端 電 源 問 題 暫 態 和 負 載 變 化 高 功 耗 未 發 現 的 FPGA 設 計 錯 誤 由 於 未 完 成 的 模 擬 太 複 雜 : 提 供 100% 代 碼 太 費 時 : 執 行 和 運 行 Tektronix 變 頻 器 測 試 方 案 149

150 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 Tektronix FPGAView 除 錯 方 案 Tektronix 變 頻 器 測 試 解 決 方 案 產 品 階 段 研 發 生 產 服 務 和 維 修 關 注 焦 點 技 術 投 資 回 報 率, 成 本 降 低 成 本 測 試 要 求 高 效 能 低 成 本, 足 夠 的 效 能 通 用 性 Tektronix 解 決 方 案 MSO4000B MSO3000 AFG3000 DMM4040 DMM4050 TDS2000 DPO2000 DMM4020 TDS2000C TPS2000B 配 件 需 求 PWR FPGA COMP EMBD P5200 P5205 TCP300/400/A62X/TAP0150 P5200 P5205 P5210 A621/2 TCP404XL TCP0150 方 案 完 整 配 件 齊 全 快 速 系 統 診 斷 和 測 試 ( 混 合 訊 號 ) 優 勢 動 態 範 圍 大 ( 抗 飽 和 能 力 ) 波 形 導 航 和 搜 尋 能 力 最 長 的 記 憶 體 深 度 (20 M) 方 便 的 進 階 函 數 運 算 獨 特 的 FilterVu 濾 波 通 道 隔 離 品 牌 及 價 格 150

151 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 完 美 的 測 試 平 台 協 助 您 輕 鬆 因 應 複 雜 的 設 計 除 錯 變 頻 器 研 發 典 型 測 試 儀 器 研 發 和 測 試 設 備 類 別 主 要 裝 置 效 能 測 試 裝 置 電 流 測 試 系 統 三 相 PWM 測 試 儀 示 波 器 可 彎 曲 軟 式 電 流 探 棒 功 率 分 析 儀 電 子 負 載 AC SOURCE DC SOURCE 高 壓 直 流 電 源 供 應 器 LCR 錶 熱 測 試 裝 置 EMC 測 試 裝 置 安 規 測 試 裝 置 熱 影 像 儀 精 密 測 溫 儀 紅 外 線 測 溫 儀 靜 電 測 試 裝 置 電 源 浪 涌 測 試 (SURGE) 裝 置 電 快 速 脈 衝 測 試 (EFT) 裝 置 高 頻 雜 訊 測 試 儀 EMI 測 試 系 統 BCI 測 試 系 統 近 場 探 棒 屏 蔽 房 安 規 綜 合 測 試 儀 耐 壓 測 試 儀 接 地 連 續 性 測 試 儀 絕 緣 電 阻 測 試 儀 100KV 衝 擊 電 壓 測 試 系 統 環 境 試 驗 測 試 裝 置 程 控 溫 濕 度 箱 快 速 溫 變 箱 高 低 溫 衝 擊 箱 溫 度 低 氣 壓 實 驗 箱 鹽 霧 實 驗 箱 高 溫 烘 箱 小 功 率 振 動 台 5 噸 大 推 力 振 動 台 Tektronix 變 頻 器 測 試 方 案 151

152 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 大 功 率 逆 變 器 的 測 試 技 術 太 克 科 技 股 份 有 限 公 司 逆 變 器 概 念 : 逆 變 器 是 一 種 將 直 流 電 (DC) 轉 換 為 交 流 電 (AC) 的 裝 置 交 流 側 接 電 網 為 主 動 式 逆 變 交 流 側 接 負 載 為 被 動 式 逆 變 分 類 : 逆 變 器 根 據 發 電 源 的 不 同 分 為 煤 電 逆 變 器 太 陽 能 逆 變 器 風 能 逆 變 器 核 能 逆 變 器 152

153 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 逆 變 技 術 的 應 用 新 能 源 的 開 發 和 利 用 : 如 光 伏 風 能 等 交 流 馬 達 調 速 用 變 頻 器 UPS 不 斷 電 系 統 感 應 加 熱 電 源 供 應 器 電 網 諧 波 補 償 交 換 式 電 源 供 應 器 和 各 種 專 用 電 源 供 應 器 光 伏 系 統 的 逆 變 器 光 伏 發 電 系 統 中 的 逆 變 器, 包 括 被 動 式 逆 變 和 主 動 式 逆 變 兩 種 形 式 被 動 式 逆 變 : 用 於 孤 立 型 光 伏 發 電 站, 透 過 逆 變 器 將 直 流 逆 變 為 方 波 或 經 SPWM 調 變 為 正 弦 波 交 流 電, 直 接 向 交 流 負 載 供 電 主 動 式 逆 變 器 : 用 於 並 網 光 伏 發 電, 透 過 逆 變 器 以 SPWM 的 方 式 產 生 交 流 調 變 正 弦 電 源, 並 使 輸 出 正 弦 波 的 電 壓 振 幅 頻 率 及 相 位 等 變 量 與 公 共 電 網 一 致 光 伏 發 電 系 統 中 的 逆 變 器 按 輸 入 側 直 流 儲 能 元 件 類 型 可 進 一 步 劃 分 為 電 壓 型 逆 變 和 電 流 型 逆 變 兩 類 : 按 拓 撲 架 構 又 可 分 為 單 相 半 橋 逆 變 電 路 單 相 全 橋 逆 變 電 路 和 三 相 全 橋 逆 變 電 路 三 種 大 功 率 逆 變 器 的 測 試 技 術 153

154 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 光 伏 發 電 應 用 光 伏 逆 變 器 光 伏 陣 列 直 流 匯 流 / 防 雷 交 流 接 入 / 變 壓 器 電 網 PWM/MPPT 控 制 器 監 控 系 統 並 網 型 ( 主 動 式 逆 變 ) 光 伏 電 站 構 成 原 理 圖 光 伏 逆 變 器 的 拓 撲 圖 採 用 功 率 頻 率 變 壓 器 隔 離 的 大 功 率 三 相 並 網 逆 變 器 無 變 壓 器 隔 離 的 大 功 率 三 相 並 網 逆 變 器 ( 輸 出 電 壓 可 以 從 270 V~400 V) 154

155 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 風 力 發 電 應 用 方 式 微 型 風 力 機 風 機 蓄 電 池 控 制 器 逆 變 器 大 型 風 力 機 葉 輪 ; 傳 動 系 統 ; 發 電 機 ; 煞 車 系 統 ; 偏 航 系 統 ; 塔 架 ; 控 制 監 測 系 統 大 型 風 電 場 並 網 供 電 並 網 運 行 的 風 力 發 電 機 組 並 網 運 行 的 水 平 軸 式 風 力 發 電 機 組 由 風 輪 增 速 齒 輪 箱 發 電 機 偏 航 裝 置 控 制 系 統 塔 架 等 元 件 組 成, 其 結 構 如 圖 所 示 風 輪 電 網 增 速 器 交 流 發 電 機 主 繼 電 器 主 開 關 變 壓 器 轉 速 量 測 晶 閘 管 熔 斷 器 定 槳 距 或 變 槳 距 電 容 補 償 功 率 量 測 風 速 量 測 控 制 系 統 並 網 運 行 的 水 平 軸 風 力 發 電 機 組 的 原 理 方 塊 圖 大 功 率 逆 變 器 的 測 試 技 術 155

156 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 逆 變 器 電 氣 測 試 需 求 風 電 技 術 高 速 發 展, 新 技 術 不 斷 湧 現 恆 速 恆 頻 型 發 展 為 變 速 恆 頻 型 定 槳 距 發 展 為 變 槳 距 主 流 MW 級 風 力 發 電 機 雙 饋 型 非 同 步 發 電 機 變 速 恆 頻 系 統 直 驅 式 永 磁 同 步 發 電 系 統 設 計 電 氣 系 統 的 新 要 求 大 容 量, 四 象 限 運 行 的 變 流 器 設 計 的 測 試 與 分 析 軟 並 網 過 程 的 檢 測 與 分 析 直 流 母 線 電 壓 波 動 的 測 試 變 流 器 SPWM 調 變 分 析 測 試 伺 服 驅 動 系 統 的 測 試 ( 變 槳 距 偏 航 系 統 ) 示 波 器 在 風 電 設 備 開 發 中 的 作 用 在 高 電 壓 大 電 流 的 電 力 電 子 裝 置 測 試 中, 示 波 器 是 不 可 缺 少 的 必 需 設 備, 此 外 在 觀 測 PWM 調 變 規 律 測 試 電 力 電 子 裝 置 損 耗 擷 取 暫 態 異 常 訊 號, 結 合 匯 流 排 控 制 訊 號 的 類 比 轉 數 位 聯 合 除 錯 的 工 作 中, 示 波 器 有 著 不 可 替 代 的 作 用 156

157 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 如 何 選 擇 示 波 器 類 測 試 工 具 足 夠 的 記 憶 體 長 度 保 證 每 個 轉 換 的 邊 緣 可 擷 取 到 8 10 個 樣 點 至 少 完 整 擷 取 半 個 功 率 頻 率 週 期 的 訊 號 異 常 波 形 的 發 現 和 擷 取 能 力 偶 然 發 生 的 異 常 波 形 的 顯 示 和 擷 取 能 力 長 記 憶 體 條 件 下 的 異 常 自 動 搜 尋 能 力 完 善 的 探 棒 方 案 和 探 棒 偏 差 校 驗 能 力 高 壓 差 動 和 電 流 探 棒 探 棒 的 自 校 驗 和 時 間 偏 差 校 驗 功 能 結 合 常 用 工 業 匯 流 排 的 類 比 轉 數 位 聯 合 除 錯 能 力 常 用 匯 流 排 解 碼 和 觸 發 功 能 類 比 轉 數 位 混 合 訊 號 除 錯 能 力 應 用 擷 取 低 電 壓 穿 越 LVRT 過 程 ( 電 壓 異 常 響 應 特 性 ) 低 電 壓 穿 越 指 在 發 電 機 並 網 點 電 壓 降 的 時 候, 逆 變 器 能 夠 保 持 並 網, 甚 至 向 電 網 提 供 一 定 的 無 效 功 率, 支 援 電 網 恢 復, 直 到 電 網 恢 復 正 常, 從 而 穿 越 這 個 低 電 壓 時 間 ( 區 域 ) Tektronix 長 記 憶 體 示 波 器 可 以 擷 取 電 網 電 壓 降 和 CROWBAR 電 路 切 入 工 作 的 全 部 過 程 大 功 率 逆 變 器 的 測 試 技 術 157

158 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 低 電 壓 穿 越 (LVRT) 參 考 試 驗 波 形 應 用 二 頻 率 異 常 響 應 特 性 測 試 過 / 欠 頻 狀 態 並 網 條 件 下 的 變 流 器 在 電 網 電 壓 頻 率 低 於 或 高 於 一 定 頻 率 變 化 範 圍 時, 要 及 時 從 電 網 中 切 斷, 防 止 電 網 崩 潰 頻 率 範 圍 運 行 需 求 < 48 Hz 根 據 逆 變 器 允 許 運 行 的 最 低 頻 率 或 電 網 需 求 而 定 Hz 每 次 低 於 49.5 Hz 時 能 連 續 運 行 10 分 鐘 Hz 連 續 運 行 Hz 每 次 高 於 50.2 Hz, 應 具 有 連 續 運 行 2 分 鐘 的 能 力, 同 時 具 有 0.2 s 內 停 止 向 電 網 供 電 的 能 力 > 50.5 Hz 0.2 s 內 停 止 向 電 網 供 電, 且 不 允 許 再 並 網 以 上 資 料 摘 自 國 家 電 網 公 司 關 於 光 伏 特 並 網 的 規 定 158

159 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 應 用 二 頻 率 異 常 響 應 特 性 測 試 計 算 整 個 過 程 的 頻 率 變 化 曲 線, 測 試 從 頻 率 超 標 點 到 變 流 器 切 斷 的 過 程 高 解 析 度 擷 取 使 用 頻 率 趨 勢 計 算, 得 到 整 個 過 程 中 每 個 週 期 的 頻 率 公 式 :Trend (Freq (CH1)) 定 位 頻 率 最 大 變 化 點 量 測 頻 率 超 標 到 系 統 切 出 的 過 程 應 用 三 PWM 調 變 測 試 三 相 電 網 PWM 轉 子 側 向 量 控 制 PWM 定 子 側 向 量 控 制 電 腦 控 制 介 面 定 子 向 量 定 向 磁 通 感 測 器 設 計 人 員 需 要 量 測 變 流 器 的 IGBT 裝 置 的 驅 動 脈 衝 訊 號 是 否 按 照 設 定 的 規 律 運 行, 需 要 一 種 直 覺 觀 測 PWM 訊 號 的 方 法, 特 別 是 轉 子 側 在 不 同 工 況 下 的 驅 動 情 況 大 功 率 逆 變 器 的 測 試 技 術 159

160 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 應 用 三 PWM 調 變 測 試 (FilterVu 功 能 ) SPWM SVPWM 直 接 轉 矩 控 制 等 控 制 理 論 的 本 質 是 IGBT 閘 極 驅 動 按 照 設 計 規 律 變 化 工 程 師 需 要 量 測 變 頻 輸 出 電 壓 與 PWM 訊 號 是 否 一 致 Tektronix 方 案 Tektronix 示 波 器 獨 特 的 FilterVu 功 能 可 以 濾 掉 輸 出 電 壓 訊 號 的 PWM 方 波 波 形, 顯 示 出 PWM 變 化 趨 勢 應 用 三 PWM 調 變 測 試 ( 趨 勢 量 測 功 能 ) 使 用 DPOPWR 的 趨 勢 功 能, 觀 察 PWM 輸 出 如 果 使 用 DPO3000 以 上 示 波 器 +PWR 模 組, 可 以 使 用 調 變 分 析 的 功 能, 利 用 正 / 負 脈 衝 寬 度, 正 負 工 作 週 期 的 趨 勢 量 測, 達 到 上 一 節 試 驗 的 效 果 注 意, 需 要 根 據 實 際 情 況, 調 整 參 考 位 準 值, 正 半 週 時 參 考 位 準 為 正 值, 負 半 週 時, 參 考 位 準 為 負 值 160

161 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 應 用 四 驅 動 脈 衝 量 測 觀 測 同 組 驅 動 脈 衝 時 間 上 的 一 致 性 觀 測 同 橋 臂 驅 動 脈 衝 間 的 死 區 互 鎖 和 保 護 機 制 是 否 奏 效 DPO 系 列 示 波 器 優 點 : 使 用 邏 輯 關 係 的 波 形 搜 尋 功 能, 查 詢 長 時 間 視 窗 下 是 否 存 在 同 時 驅 動 同 一 橋 臂 IGBT 的 情 況 (CH1 高 且 CH2 也 為 高, 或 者 CH1 與 CH2 之 間 的 死 區 互 鎖 延 時 過 短 ) 至 定 子 網 側 轉 換 器 轉 子 側 轉 換 器 至 轉 子 應 用 四 驅 動 脈 衝 量 測 使 用 Tektronix 示 波 器 獨 有 的 波 形 搜 尋 功 能, 可 以 快 速 找 到 長 時 間 範 圍 內 同 一 橋 臂 上 可 能 存 在 的 驅 動 脈 衝 重 疊 大 功 率 逆 變 器 的 測 試 技 術 161

162 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 應 用 五 功 率 裝 置 測 試 ( 切 換 損 耗 量 測 ) 網 側 轉 換 器 轉 子 側 轉 換 器 至 定 子 至 轉 子 由 IGBT 電 力 電 子 裝 置 組 成 的 雙 PWM 變 頻 器 的 主 電 路 變 流 器 的 主 要 原 件 是 IGBT,IGBT 本 身 的 損 耗 不 但 是 造 成 能 量 損 失 的 重 要 原 因, 過 高 的 損 耗 還 會 造 成 裝 置 溫 升 過 高, 影 響 裝 置 的 正 常 工 作 應 用 五 功 率 裝 置 測 試 ( 切 換 損 耗 量 測 ) IGBT 的 損 耗 量 測 在 閘 極 的 控 制 下, 源 極 和 漏 極 應 當 快 速 的 接 通 和 斷 開 否 則, 開 啟 和 關 閉 的 過 程 會 消 耗 一 定 的 功 率, 當 功 率 達 到 一 定 程 度, 可 能 會 燒 毀 IGBT, 損 失 在 IGBT 上 的 功 率 也 是 變 流 裝 置 本 身 功 耗 的 一 項 重 要 來 源 162

163 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 Tektronix 的 逆 變 電 路 損 耗 量 測 方 案 DPO 系 列 示 波 器 +THDP/P52 系 列 高 壓 差 動 探 棒 +TCP 系 列 電 流 探 棒 優 點 : 長 記 憶 體 長 度 能 擷 取 整 個 功 率 頻 率 週 期 的 上 千 次 切 換 過 程 波 形 搜 尋 功 能 協 助 使 用 者 快 速 找 到 最 小 或 最 大 的 損 耗 時 刻 進 階 數 學 運 算 和 積 分 功 能, 協 助 使 用 者 量 測 一 個 功 率 頻 率 週 期 或 選 定 的 一 段 時 間 內 的 總 損 耗 長 記 憶 體 + 波 形 搜 尋 可 以 實 現 在 負 載 變 化 時 找 到 高 功 率 點 應 用 五 功 率 裝 置 測 試 ( 切 換 損 耗 量 測 ) 切 換 損 耗 測 試 量 測 IGBT 工 作 狀 態 下 的 損 耗 功 率 和 能 量 Ton Toff Tconduction Ttotal 透 過 波 形 搜 尋 功 能 找 到 高 功 率 損 耗 點 大 功 率 逆 變 器 的 測 試 技 術 163

164 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 應 用 五 功 率 裝 置 測 試 ( 安 全 工 作 區 和 dv/dt di/dt) 安 全 工 作 區 測 試, 檢 測 最 大 電 壓 最 大 電 流 和 最 大 功 率 點 使 用 者 可 自 訂 工 作 區 量 測 和 查 看 dv/dt di/dt 時 刻, 簡 化 閘 極 驅 動 的 驗 證 應 用 六 直 流 母 線 的 電 流 波 動 量 測 能 源 行 業 的 眾 多 設 備 中 的 儲 能 環 節 使 用 電 解 電 容, 其 使 用 壽 命 與 溫 度 直 接 相 關 電 容 器 內 部 溫 升 與 漣 波 電 流 的 平 方 成 正 比 控 制 漣 波 電 流 能 有 效 提 升 變 流 裝 置 的 整 體 壽 命 164

165 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 應 用 六 直 流 母 線 的 電 流 波 動 量 測 直 流 波 動 量 測 直 接 顯 示 百 分 比 或 有 效 值 峰 峰 值 具 統 計 功 能 電 壓 和 電 流 波 動 均 可 量 測 應 用 七 伺 服 驅 動 系 統 除 錯 變 槳 距 系 統 偏 航 系 統 都 是 典 型 的 伺 服 系 統 變 槳 距 系 統 多 為 電 液 伺 服 系 統 偏 航 系 統 有 角 度 纜 線 纏 繞 等 感 測 器 控 制 其 他 感 測 器 風 A/D 轉 換 器 列 印 通 訊 電 腦 鍵 盤 驅 動 模 組 驅 動 顯 示 其 他 執 行 機 構 至 並 網 控 制 晶 片 外 記 憶 體 大 功 率 逆 變 器 的 測 試 技 術 165

166 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 應 用 七 伺 服 驅 動 系 統 除 錯 風 速 角 度 和 位 置 感 測 器 是 伺 服 系 統 的 重 要 組 成 部 分, 此 外 轉 子 電 流 網 側 電 壓 等 訊 號 也 需 要 量 測 使 用 MSO 示 波 器 的 邏 輯 通 道, 檢 測 感 測 器 的 編 碼 電 路 輸 出 是 否 正 確 配 合 長 記 憶 體 示 波 器, 可 以 調 變 當 位 置 或 角 度 變 化 為 某 一 值 時 ( 並 列 匯 流 排 的 一 種 解 碼 資 料 ) DSP 發 出 啟 動 或 終 止 馬 達 工 作 的 訊 號 應 用 七 伺 服 驅 動 系 統 除 錯 ( 匯 流 排 除 錯 ) 現 代 風 力 機 組 採 用 大 量 工 業 匯 流 排 用 於 通 訊, 如 CAN RS232/485 Tektronix 示 波 器 具 有 匯 流 排 解 碼 功 能, 可 以 將 I 2 C SPI RS232/422/45 CAN/LIN 並 列 匯 流 排 解 碼 觸 發, 並 和 類 比 訊 號 一 起 完 成 系 統 級 的 除 錯 166

167 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 應 用 八 電 源 品 質 量 測 有 效 功 率 定 義 : P = u*i*cosφ U 是 電 壓 的 有 效 直 (Urms) I 是 電 流 的 有 效 值 (Irms) φ 是 電 壓 和 電 流 的 相 角 瞬 間 功 率 積 分 法 ( 示 波 器 的 功 率 量 測 方 法 ) p = u*i 一 定 時 間 內 的 功 率 P = u*idt 使 用 第 一 種 方 法, 電 壓 和 電 流 必 須 是 有 效 值 對 於 含 有 高 次 諧 波 的 情 況, 很 難 準 確 量 測 有 效 值 普 通 的 功 率 量 測 儀 器 只 量 測 功 率 頻 率 有 效 功 率, 儀 器 的 頻 寬 只 有 幾 KHz, 無 法 量 測 出 高 次 諧 波 量 測 變 流 器 輸 出 功 率, 測 試 儀 器 必 須 有 足 夠 高 的 頻 寬 應 用 八 電 源 品 質 測 試 電 源 品 質 測 試 : 電 壓 有 效 值 電 流 有 效 值 電 壓 的 波 峰 因 數 電 流 的 波 峰 因 數 有 效 功 率 視 在 功 率 無 效 功 率 功 率 因 數 相 角 大 功 率 逆 變 器 的 測 試 技 術 167

168 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 並 網 電 流 諧 波 要 求 國 網 公 司 對 於 光 伏 電 站 並 網 電 流 的 諧 波 要 求 總 諧 波 < 5% 應 用 八 電 源 品 質 測 試 諧 波 測 試 量 測 電 壓 或 電 流 的 諧 波 顯 示 THD 和 真 有 效 值 資 料 基 波 可 以 是 50 Hz 60 Hz 400 Hz 或 使 用 者 自 訂 最 多 顯 示 51 次 諧 波 採 用 IEC MIL-STD-1399 標 準, 也 可 使 用 者 自 訂 長 條 圖 顯 示 或 圖 表 顯 示 結 果 可 以 存 成 檔 案 168

169 第 三 章 : 產 業 培 訓 講 義 MSO/DPO 系 列 示 波 器 4000B 系 列 3000 系 列 2000 系 列 頻 寬 1 GHz 500 MHz 350 MHz 500 MHz 300 MHz 100 MHz 200 MHz 100 MHz 通 道 數 量 4 個 類 比 通 道 16 個 數 位 通 道 (MSO 系 列 ) 2 條 或 4 條 類 比 通 道 16 條 數 位 通 道 (MSO 系 列 ) 記 錄 長 度 20 M 點 5 M 點 1 M 點 波 形 擷 取 速 率 >50,000 wfm/s >50,000 wfm/s 5,000 wfm/s 2 條 或 4 條 類 比 通 道 16 條 數 位 通 道 (MSO 系 列 ) 並 列 匯 流 排 分 析 是 (MSO 系 列 ) 是 (MSO 系 列 ) 是 (MSO 系 列 ) 串 列 匯 流 排 分 析 ( 選 購 ) 分 析 軟 體 磁 片 ( 選 購 ) I 2 C SPI CAN LIN FlexRay RS-232/422/485/UART I 2 S/LJ/RJ/TDM LAN 1553 電 源 分 析 HDTV 和 自 訂 視 訊 I 2 C SPI CAN LIN RS-232/422/485/UART I 2 S/LJ/RJ/TDM 電 源 分 析 HDTV 和 自 訂 視 訊 I 2 C SPI CAN LIN RS-232/422/485/UART Tektronix 測 試 儀 器 專 家 逆 變 設 計,Tektronix 提 供 給 您 的 不 只 是 示 波 器 大 功 率 逆 變 器 的 測 試 技 術 169

170 第 四 章 Tektronix 測 試 選 購 指 南 170

171 第 四 章 :Tektronix 測 試 選 購 指 南 示 波 器 及 探 棒 選 購 指 南 TPS2000B 系 列 TDS3000C DOP/MSO4000B DPO/MSO5000 加 TPS2PWR1 模 組 加 TDS3AAM 模 組 DPO/MSO3000 系 列 加 DPOPWR 選 項 加 DPOxPWR 模 組 技 術 規 格 頻 寬 100M 200MHz 100M 500MHz 100M 1GHz 350M 2GHz 記 錄 長 度 2.5K 10K 20M/5M 12.5M/125M ( 選 項 ) 取 樣 率 所 有 通 道 同 時 打 開 2Gs/s 5Gs/s 5Gs/s 2.5Gs/s 10Gs/s 示 波 器 最 大 輸 入 電 壓 300V rms 150V rms 300V rms 300V rms 425V peak 專 用 功 能 自 動 化 探 棒 校 驗 V V 隔 離 和 浮 動 通 道 V Windows 操 作 系 統 V 電 池 供 電 操 作 V V FFT 分 析 功 能 V V V V 電 源 品 質 量 測 V rms 自 動 自 動 自 動 自 動 I rms 自 動 自 動 自 動 自 動 有 效 功 率 自 動 手 動 自 動 自 動 無 效 功 率 自 動 自 動 自 動 視 在 功 率 手 動 手 動 自 動 自 動 功 率 因 數 自 動 手 動 自 動 自 動 波 峰 因 數 自 動 手 動 自 動 自 動 相 角 自 動 手 動 自 動 自 動 諧 波 自 動 手 動 自 動 自 動 總 諧 波 失 真 自 動 自 動 自 動 輸 入 輸 出 分 析 功 率 頻 率 漣 波 手 動 手 動 自 動 自 動 開 關 雜 訊 手 動 手 動 自 動 自 動 諧 波 一 致 性 測 試 EN 一 致 性 預 測 試 手 動 自 動 自 動 ML 1399 手 動 自 動 自 動 主 動 式 裝 置 測 試 切 換 損 耗 測 試 手 動 手 動 自 動 自 動 安 全 工 作 區 測 試 (SOA) 動 態 電 阻 測 試 (di/dt dv/dt) 手 動 手 動 自 動 自 動 手 動 手 動 自 動 自 動 調 變 分 析 自 動 自 動 被 動 式 裝 置 測 試 電 感 測 試 磁 性 功 率 損 耗 自 動 自 動 磁 通 量 密 度 手 動 手 動 自 動 B-H 曲 線 自 動 示 波 器 及 探 棒 選 購 指 南 171

172 第 四 章 :Tektronix 測 試 選 購 指 南 高 壓 探 棒 技 術 規 格 專 用 功 能 高 壓 差 動 探 棒 電 源 品 質 量 測 輸 入 輸 出 分 析 諧 波 一 致 性 測 試 電 流 探 棒 主 動 式 裝 置 測 試 被 動 式 裝 置 測 試 工 業 電 流 探 棒 DPO/MSO4000B DPO/MSO3000 系 列 DPO/MSO2000 系 列 TPS2000B 系 列 TDS3000C 頻 寬 100M 1GHz 100M 200MHz 100M 500MHz 記 錄 長 度 20M/5M 取 樣 率 ( 所 有 通 道 同 時 打 開 ) 5Gs/s 2.5Gs/s 2Gs/s 5Gs/s 示 波 器 最 大 輸 入 電 壓 300Vrms 300Vrms 150Vrms 自 動 化 探 棒 校 驗 V 隔 離 和 浮 動 通 道 V Windows 操 作 系 統 電 池 供 電 操 作 V V FFT 分 析 功 能 V V V Vrms 自 動 自 動 自 動 Irms 自 動 自 動 自 動 有 效 功 率 自 動 自 動 手 動 無 效 功 率 自 動 自 動 視 在 功 率 自 動 手 動 手 動 功 率 因 數 自 動 自 動 手 動 波 峰 因 數 自 動 自 動 手 動 相 角 自 動 自 動 手 動 諧 波 自 動 自 動 手 動 總 諧 波 失 真 自 動 自 動 工 率 頻 率 漣 波 自 動 手 動 手 動 開 關 雜 訊 自 動 手 動 手 動 EN 一 致 性 預 測 試 自 動 手 動 MIL 1399 自 動 手 動 開 關 損 耗 測 試 自 動 手 動 手 動 安 全 工 作 區 測 試 (SOA) 自 動 手 動 手 動 動 態 電 阻 測 試 (di/dt dv/dt) 自 動 手 動 手 動 調 變 分 析 自 動 電 感 測 試 磁 性 功 率 損 耗 磁 通 量 密 度 手 動 手 動 B-H 曲 線 172

173 第 四 章 :Tektronix 測 試 選 購 指 南 Tektronix 電 流 測 試 解 決 方 案 頻 寬 峰 值 脈 衝 最 大 交 流 最 大 直 流 安 培 秒 積 鉗 口 直 徑 Hz A 峰 對 峰 值 A A*S mm 介 面 形 式 MDO4000/ DPOMSO 4000B/3000 MSO/DPO 2000 TDS3000C TPS2000B TDS2000C /1000C SC 其 他 廠 牌 示 波 器 電 流 測 試 系 統 TCPA300 TCP312 DC-100M 50A 60A 1A/V 50A*uS 500A*uS 3.8 TekProbe II 和 BNC TCPA300 TCP305 DC-50M 50A 100A 5A/V 10A/V 500A*uS TekProbe II 和 BNC TCPA300 TCP303 DC-15M 150A 424A 5A/V 50A/V 3000A*uS 15000A*uS 21X25 TekProbe II 和 BNC TCPA400 TCP404XL DC-2M 750A 1414A 750A -- 21X25 TekProbe II 和 BNC 直 接 連 接 型 電 流 探 棒 TCP0030 DC-120M 50A 84A 5A 50A*uS 3.8 TekVPI + P 30A 500A*uS TCP0150 DC-20M 150A 424A 150A/V 25A/V 3000A*uS 15000A*uS 21X25 TekVPI + P TCP202 DC-50M 50A 40A 15A 500A*uS 3.8 TekProbe II + A 其 他 電 流 探 棒 P M 250A 15A 0.5A 500A*uS 3.8 BNC P A 6A 0.2A 9A*uS 3.58 BNC CT1 25K-1G 12A 1.4A 0.3A 1A*uS 1.78 BNC Ω CT2 1.2K-200K 36A 7A 0.3A 50A*uS 1.32 BNC Ω Ω Ω Ω CT6 250K-2G 6A 0.7A 0.2A 0.25A*uS 0.8 BNC A K 2000A 4000A -- 1A*uS 54 BNC A622 DC-100K 100A 200A 100A BNC 可 以 直 接 連 接 使 用 + 連 接 TPA-BNC 轉 接 器 使 用 + P 可 以 直 接 連 接 使 用, 主 機 需 要 加 配 TEKVPI 電 源 轉 接 器 Ω 透 過 50 歐 姆 終 端 轉 接 器 連 接 連 接 1103 電 源 使 用 純 交 流 探 棒 交 直 流 探 棒 相 關 資 訊 請 參 閱 : Tektronix 電 流 測 試 解 決 方 案 173

174 第 四 章 :Tektronix 測 試 選 購 指 南 高 壓 與 高 壓 差 動 探 棒 選 購 表 類 型 型 號 最 大 輸 入 電 壓 DC+ACpk 最 大 浮 動 電 壓 V 頻 寬 MHz 上 升 時 間 ns 衰 減 比 輸 入 阻 抗 介 面 形 式 MDO4000/ DPOMSO 4000B/3000 MSO/DPO 2000 TDS3000C TPS2000B TDS2000C /1000C-SC 其 他 廠 牌 示 波 器 被 動 式 高 壓 P5100A 1000V 2500Vpk ns 100X 40MΩ 1.5pF BNC 被 動 式 高 壓 P V 600Vrms CATIII ns 100X 100MΩ 4pF BNC 被 動 式 超 高 壓 P6015A 20KV 40KVpk 75 4ns 1000X 100MΩ 3pF BNC 被 動 式 高 壓 TPP V 2500Vpk 800 <700ps 50X 40MΩ 1.5pF TEK-VPI 被 動 式 高 壓 / 漣 波 訊 號 TPP V 500 <700ps 2X 2MΩ 12.7pF TEK-VPI 類 型 型 號 差 動 輸 入 電 壓 DC+ACpk 共 模 輸 入 電 壓 V 頻 寬 MHz 共 模 抑 制 比 CMRR 衰 減 比 輸 入 阻 抗 介 面 形 式 MDO4000/ DPOMSO 4000B/3000 MSO/DPO 2000 TDS3000C TPS2000B TDS2000C /1000C-SC 其 他 廠 牌 示 波 器 ± 750V 中 壓 差 動 TMDP X <2pF 550V CATI 250X 5MΩ 200 >-60dB TekVPI + P ± 75V 300V CATIII ± 640V 中 壓 差 動 P5202A 640CATII 100 >-50dB ± 64V 20X <4pF 200X 5MΩ TEKPROBE P ± 1500V 高 壓 差 動 THDP X <2pF 1000V CATII 500X 10MΩ 200 >-60dB TekVPI + P ± 150V 600V CATIII ± 1300V 高 壓 差 動 P5201 BNC ± 130V 50X <5.5pF 500X 4MΩ 1000 CATII 25 >-50dB ± 1300V 高 壓 差 動 P5200A BNC ± 130V 50X <4pF 500X 5MΩ 1000 CATII 50 >-50dB ± 1300V 高 壓 差 動 P5205A TEKPROBE P ± 130V 50X <4pF 500X 5MΩ 1000 CATII 100 >-50dB ± 6000V 超 高 壓 差 動 THDP X <2.5pF 2300 CATI 1000X 40MΩ 100 >-60dB TekVPI + P ± 600V 1000 CATIII ± 5600V 1000X 20MΩ 超 高 壓 差 動 P5210A 2200 CATII 50 >-50dB TEKPROBE P ± 560V 100X <3pF 可 以 直 接 連 接 使 用 + 連 接 TPA-BNC 轉 接 器 使 用 + P 可 以 直 接 連 接 使 用, 主 機 需 要 加 配 TEKVPI 電 源 轉 接 器 + + P 連 接 TPA-BNC 轉 接 器 使 用, 主 機 需 要 加 配 TEKVPI 電 源 轉 接 器 連 接 1103 電 源 使 用 相 關 資 訊 請 參 閱 :

175 Tektronix 高 壓 探 棒 P5100A TPP0850 P5120 P5122 P6015A 產 品 規 格 表 P5120 用 於 TPS2000 系 列 直 流 至 200 MHz 1000 V RMS CAT II 浮 動 電 壓 高 達 600 V RMS CAT II 或 300 V RMS CAT III 衰 減 20 倍 補 償 範 圍 :15 至 25 pf 符 合 UL61010B EN IEC CSA 等 安 規 P5120 特 色 與 優 點 P5100A 直 流 至 500 MHz 2500 V Peak,1000 V CAT II Tektronix 示 波 器 可 直 接 判 斷 100 倍 的 衰 減 倍 率 符 合 UL EN IEC CSA CSA 等 安 規 補 償 範 圍 :7 至 30 pf TPP0850 直 流 至 800 MHz 2500 V Peak,1000 V CAT II 50X, 支 援 讀 數 編 碼 專 門 設 計 供 MSO/DPO5000 和 MSO/DPO4000B 系 列 示 波 器 使 用 P5122 僅 專 用 於 TPS2000 系 列 直 流 至 200 MHz 直 流 耦 合 時 為 1000 V RMS CAT II 浮 動 電 壓 高 達 600 V RMS CATIII 衰 減 100 倍 符 合 IEC 安 規 P6015A 高 壓 20 KV 直 流 / 40 KV 峰 值 (100ms 脈 波 寬 度 ) 高 頻 寬 直 流 至 75 MHz 矽 樹 脂 絕 緣 介 質 1000X, 支 援 讀 數 編 碼 ( 選 購 ) 寬 廣 的 補 償 範 圍 :7 至 49 pf 重 型 通 用 地 線 和 鱷 魚 夾 Tektronix 高 壓 探 棒 175

176 第四章 Tektronix 測試選購指南 應用 電源供應器設計 馬達驅動器設計 電子安定器 功率半導體 交換模式控制 不斷電系統 電源轉換器 *1 P5122 探棒不能用於 300 V 以上直流偏移訊號的交流耦合量測 P5120 探棒建議用於量測高壓直流電源供應器的漣波 P5100A 高壓探棒 P5100A 是一支專為較高頻率應用設計的低輸入電容高 壓探棒 (2.5 kv) 可以 7 30 pf 的額定輸入電容對插入 元件及示波器進行補償 具備多種旋轉式配件可方便連 接待測裝置 P6015A P6015A 高壓探棒 P6015A 是業界標準耐用的高效能探棒 其電壓量測值超 TPP0850 高壓探棒 過 2.5 kv 您可以量測高達 20 kvrms 直流電壓及高達 40 TPP0850 為業界目前量測高壓 (高達 2500 Vp-p) 應用中 kv 脈衝 (峰值 持續時間 100 ms) 而 75 MHz 頻寬使 頻寬最高的探棒 (800 MHz) 增加切換速度以減少功 您能夠擷取快速 高壓訊號 耗 是目前功率半導體與交換式電源供應器的設計需 P6015A 使用對環境無害的矽樹脂絕緣介質 永不需要補 求 量測高壓的快速上升時間訊號一直是業界頭痛的問 充 其他功能如下 具 7 49 pf 補償範圍 適用於鄰近 題 TPP0850 的推出是解決這些新興電源應用的良方 放大器輸入的小型補償盒 以及供 Tektronix 數位示波器 使用的讀數選項 有了讀數選項 顯示的電壓振幅值便 P5120 和 P5122 IsolatedChannel 應用 是實際的訊號值 而不需要手動設定或換算量測值 在進行量測時 重要的是能夠隔離接地及通道之間共同 電壓所產生的雜訊 P5120 或 P5122 探棒搭配 TPS2000 系列數位儲存示波器 可在進行量測時能同時完全隔離 接地及通道之間的雜訊 P5120 探棒建議用於量測高壓 直流電源供應器的漣波 P5122 探棒不能用於 300 V 以 上直流偏移訊號的交流耦合量測 附註 使用其他非 Tektronix 數位示波器讀數版本可能會 導致錯誤的讀數顯示

177 第 四 章 :Tektronix 測 試 選 購 指 南 特 性 P5100A/TPP0850/P5120/P5122/P6015A 探 棒 實 際 長 度 衰 減 頻 寬 上 升 時 間 ( 典 型 ) 載 入 阻 抗 P5100A 2 公 尺 100 倍 500 MHz 1.75 ns 40 MΩ / 1.5 pf TPP 公 尺 50 倍 800 MHz < 700 ps 40 MΩ / 1.5 pf P 公 尺 20 倍 200 MHz 2.2 ns 5 MΩ / 11.2 pf P 公 尺 100 倍 200 MHz 2.2 ns 100 MΩ / 4.0 pf P6015A 3 公 尺 1000 倍 75 MHz 4.0 ns 100 MΩ / 3 pf P6015A ( 選 購 ) 1R 3 公 尺 1000 倍 75 MHz 4.0 ns 100 MΩ / 3 pf 最 大 輸 入 電 壓 DC 或 RMS 2.5 kv Peak 1000 V CAT II 2.5 kv Peak 1000 V CAT II 1000 V RMS CAT II 1000 V RMS CAT II 最 大 浮 動 電 壓 補 償 範 圍 ( 單 位 pf) 讀 數 不 提 供 7 至 30 是 不 提 供 不 提 供 是 600 V RMS CAT II 15 至 25 否 300 V RMS CAT III 600 V RMS CAT III 10 至 22 否 20 kv 不 提 供 7 至 49 否 20 kv 不 提 供 7 至 49 是 訂 購 資 訊 P5100A/TPP 倍 高 壓 探 棒 (2 公 尺 ) 包 括 : 纜 線 標 記 組 鱷 魚 夾 調 整 工 具 探 鉤 探 棒 頭 ( 小 ) 探 鉤 探 棒 頭 ( 大 ) 18 英 寸 接 地 線 6 英 寸 接 地 線 使 用 手 冊 ( ) 建 議 選 購 的 配 件 配 件 說 明 xx 探 棒 頭 至 BNC 轉 接 器 xx 直 徑 英 寸 彈 簧 探 棒 頭 P 倍 高 壓 探 棒 ( 適 用 於 TPS2000 系 列 ) 包 括 : 大 型 可 伸 縮 探 鉤 小 型 可 伸 縮 探 鉤 6 英 寸 普 通 引 線 18 英 寸 普 通 引 線 大 鱷 魚 夾 彩 色 纜 線 標 記 調 整 工 具 使 用 手 冊 ( xx) P 倍 高 壓 探 棒 ( 適 用 於 TPS2000 系 列 ) 包 括 : 大 型 可 伸 縮 探 鉤 小 型 可 伸 縮 探 鉤 6 英 寸 普 通 引 線 18 英 寸 普 通 引 線 大 鱷 魚 夾 彩 色 纜 線 標 記 調 整 工 具 使 用 手 冊 ( xx) P6015A 1000 倍 高 壓 探 棒 (3 公 尺 ) 包 括 : 探 鉤 ( xx) 香 蕉 型 插 頭 ( xx) 可 插 入 接 地 線 的 鱷 魚 夾 ( xx) 接 地 線 ( xx) 提 箱 ( xx) 使 用 手 冊 ( xx) 選 項 ( 僅 P6015A) 選 項 說 明 選 項 1R 3 公 尺 長 ( 含 讀 數 ) 服 務 ( 僅 P6015A) 選 項 說 明 選 項 C3 3 年 校 驗 服 務 選 項 C5 5 年 校 驗 服 務 選 項 D1 校 驗 資 料 報 告 選 項 D3 3 年 校 驗 資 料 報 告 ( 需 先 購 選 項 C3) 選 項 D5 5 年 校 驗 資 料 報 告 ( 需 先 購 選 項 C5) 選 項 R3 3 年 維 修 服 務 選 項 R5 5 年 維 修 服 務 P5120 P5122 建 議 選 購 的 配 件 請 參 見 P5120 P5122 探 棒 配 件 Tektronix 高 壓 探 棒 177

178 Tektronix 高 壓 差 動 式 探 棒 TMDP0200 THDP0200 THDP0100 P5200A P5202A P5205A P5210A Tektronix THDP0100 和 P5210A 擁 有 最 大 的 差 動 動 態 範 圍 功 能, 讓 使 用 者 能 夠 安 全 量 測 高 達 ±6000 V 的 電 壓 THDP0100 支 援 高 達 100 MHz 的 頻 寬 及 1/1000 增 益 時 高 達 2500 V/ns 的 迴 轉 率 這 些 探 棒 均 配 備 兩 種 尺 寸 的 探 鉤, 並 有 一 個 超 出 範 圍 即 會 顯 示 及 發 出 聲 音 的 指 示 器, 以 在 使 用 者 量 測 值 超 過 探 棒 線 性 範 圍 時 發 出 警 告 功 能 與 特 色 頻 寬 高 達 200 MHz 高 達 6000 V 差 動 (DC + pk AC) 高 達 2300 V ( 一 般,RMS) 超 出 範 圍 指 示 器 安 全 認 證 可 切 換 的 衰 減 可 切 換 的 頻 寬 限 制 應 用 浮 動 量 測 切 換 式 電 源 供 應 器 設 計 馬 達 驅 動 裝 置 設 計 電 子 安 定 器 設 計 CRT 顯 示 器 設 計 電 源 轉 換 器 的 設 計 和 服 務 電 源 裝 置 評 估 安 全 高 壓 探 棒 解 決 方 案 Tektronix 提 供 廣 泛 的 高 電 探 測 解 決 方 案 產 品 組 合, 讓 使 用 者 能 夠 安 全 準 確 地 進 行 浮 動 量 測 THDP0200 和 P5205A 是 主 動 式 差 動 探 棒, 能 夠 安 全 量 測 高 達 1500 V 的 差 動 電 壓, 非 常 適 用 於 如 馬 達 驅 動 裝 置 和 電 源 轉 換 器 這 類 的 IGBT 電 路 THDP0200 支 援 高 達 200 MHz 的 頻 寬 及 1/250 增 益 時 高 達 275 V/ns 的 迴 轉 率 TMDP0200 和 P5202A 專 用 於 中 壓 應 用, 其 差 動 需 求 高 達 ±750 V, 具 有 較 低 的 衰 減 範 圍, 並 提 供 最 佳 訊 號 雜 訊 比 P5200A 可 用 於 任 何 示 波 器, 讓 使 用 者 能 夠 安 全 地 量 測 與 他 們 示 波 器 接 地 的 浮 動 電 路 P5200A 主 動 式 差 動 探 棒 可 將 浮 動 訊 號 轉 換 成 低 壓 接 地 參 考 訊 號, 讓 您 可 以 輕 鬆 安 全 地 在 任 何 接 地 參 考 的 示 波 器 上 顯 示 這 些 訊 號 警 告 : 為 了 安 全 起 見, 請 勿 將 P5200A 高 壓 差 動 探 棒 與 具 有 浮 動 輸 入 ( 隔 離 輸 入 ) 的 示 波 器 一 起 使 用, 例 如 Tektronix TPS2000 和 THS3000 系 列 示 波 器 P5200A 高 壓 差 動 探 棒 需 搭 配 具 接 地 輸 入 的 示 波 器 或 其 他 量 測 儀 器 使 用 才 行 連 接 選 項 TMDP 和 THDP 系 列 探 棒 均 配 備 TekVPI 介 面, 允 許 示 波 器 和 探 棒 之 間 進 行 智 慧 型 的 通 訊 按 壓 探 棒 功 能 表 按 鈕, 將 會 啟 動 示 波 器 顯 示 器 上 的 探 棒 控 制 功 能 表, 讓 您 存 取 所 有 探 棒 相 關 設 定 和 控 制 功 能 這 些 探 棒 專 用 於 TekVPI 示 波 器, 不 需 連 接 TPA BNC 轉 接 器 即 可 使 用 P52xxA 系 列 探 棒 均 配 備 Tektronix TekProbe 介 面, 能 將 小 數 位 數 資 訊 傳 送 到 示 波 器 可 直 接 連 接 配 置 TekProbe 介 面 的 示 波 器, 或 是 使 用 1103 TekProbe 電 源 供 應 器 的 任 何 示 波 器 178

179 第 四 章 :Tektronix 測 試 選 購 指 南 特 性 探 棒 ( 附 TekVPI 介 面 ) 特 性 TMDP0200 THDP0200 THDP0100 衰 減 25X / 250X 50X / 500X 100X / 1000X 差 動 電 壓 250X:±750 V 25X:±75 V 500X:±1500 V 50X:±150 V 1000X:±6000 V 100X:±600 V 共 模 電 壓 ±750 V ±1500 V ±6000 V 最 大 輸 入 接 地 電 壓 550 V CAT I 300 V CAT III 1000 V CAT II 600 V CAT III 2300 V CAT I 1000 V CAT III 頻 寬 200 MHz 200 MHz 100 MHz 上 升 時 間 <1.8 ns <1.8 ns <3.5 ns 迴 轉 率 1/250 增 益 時 為 <275 V/ns 1/500 增 益 時 為 <650 V/ns 1/1000 增 益 時 為 <2500 V/ns 探 棒 頭 輸 入 阻 抗 5 MΩ <2 pf 10 MΩ <2 pf 40 MΩ <2.5 pf 典 型 CMRR DC:> 80 db DC:> -80 db DC:> -80 db 1 MHz:> -60 db 1 MHz:> -60 db 1 MHz:> -60 db 3.2 MHz:> -30 db 3.2 MHz:> -30 db 3.2 MHz:> -30 db 50 MHz:> -26 db 50 MHz:> -26 db 100 MHz:> -26 db 纜 線 長 度 1.5 公 尺 1.5 公 尺 1.5 公 尺 探 棒 ( 附 TekVPI 介 面 ) 特 性 P5200A P5202A P5205A P5210A 衰 減 50X / 500X 20X / 200X 50X / 500X 100X / 1000X 差 動 電 壓 500X:±1300 V 50X:±130 V 200X:±640 V 20X:±64 V 500X:±1300 V 1000X:±5600 V 50X:±130 V 100X:±560 V 共 模 電 壓 ±1300 V ±640 V ±1300 V ±5600 V 最 大 輸 入 接 地 電 壓 1000 V CAT II 450 V CAT l 1000 V CAT II 2300 V CAT l 300 V CAT ll 1000 V CAT III 頻 寬 50 MHz 100 MHz 100 MHz 50 MHz 差 動 輸 入 阻 抗 每 個 輸 入 端 與 接 地 端 之 間 的 輸 入 阻 抗 典 型 CMRR 纜 線 長 度 10 MΩ,2 pf 5 MΩ,2 pf 10 MΩ,2 pf 40 MΩ,2.5 pf 5 MΩ,4 pf 2.5 MΩ,4 pf 5 MΩ,4 pf 20 MΩ,5 pf DC:> 80 db 100 KHz: > 60 db 3.2 MHz: > 30 db 50 MHz: > 26 db DC:> 80 db 100 KHz:> 60 db 3.2 MHz:> 40 db 50 MHz:> 30 db 1.8 公 尺 共 模 電 壓 和 最 大 接 地 輸 入 2 電 壓 1. 此 為 探 棒 (+) 和 (-) 輸 入 引 線 之 間 最 大 的 量 測 範 圍, 超 過 這 些 限 制 的 輸 出 將 會 被 裁 剪 2. 最 大 共 模 電 壓 和 最 大 輸 入 接 地 電 壓 (RMS) 是 最 大 電 壓, 每 條 輸 入 引 線 (+/ ) 可 接 地 訂 購 資 訊 P5200A P5202A 和 P5205A 高 壓 差 動 式 探 棒 包 括 :2 個 掛 鉤 夾 (AC280-FL) 2 個 鉗 形 夾 (AC283-FL) 2 個 鱷 魚 夾 (AC285-FL) 2 條 延 長 纜 線 ( ) 附 註 : 請 在 訂 購 時 註 明 電 源 線 選 項 電 源 插 頭 選 項 ( 僅 P5200A 型 號 ) 選 項 選 項 A0 選 項 A1 選 項 A2 選 項 A3 選 項 A5 選 項 A6 選 項 A10 選 項 A11 選 項 A12 說 明 美 國 電 源 插 頭 歐 洲 電 源 插 頭 英 國 電 源 插 頭 澳 洲 電 源 插 頭 瑞 士 電 源 插 頭 日 本 電 源 插 頭 中 國 電 源 插 頭 印 度 電 源 插 頭 巴 西 電 源 插 頭 1 差 動 電 壓 THDP0200 探 棒 標 籤 TMDP0200 和 THDP0200 高 壓 差 動 式 探 棒 包 括 : 2 個 掛 鉤 夾 (AC280-FL) 2 個 鉗 形 夾 (AC283-FL) 2 個 鱷 魚 夾 (AC285-FL) 2 條 延 長 纜 線 ( ) 2 條 測 試 引 線 (TP175-FL) 1 個 高 壓 差 動 瀏 覽 器 (THV-BROWSER), 以 及 1 個 探 棒 支 架 (TPH1000) THDP0100 和 P5210A 高 壓 差 動 式 探 棒 包 括 :2 個 探 針 2 個 大 掛 鉤 夾 2 個 小 掛 鉤 夾 2 個 探 棒 頭 ( 再 訂 購 的 套 件 編 號 ) Tektronix 高 壓 差 動 式 探 棒 179

180 第 四 章 :Tektronix 測 試 選 購 指 南 : 延 長 引 線 (1.5 公 尺 ) AC283-FL: 鉗 形 夾 AC280-FL: 掛 鉤 夾 服 務 選 項 選 項 說 明 選 項 C3 3 年 校 驗 服 務 選 項 C5 5 年 校 驗 服 務 選 項 D1 校 驗 資 料 報 告 選 項 D3 3 年 校 驗 資 料 報 告 ( 需 要 選 項 C3) 選 項 D5 5 年 校 驗 資 料 報 告 ( 需 要 選 項 C5) 選 項 R3 3 年 維 修 服 務 選 項 R5 5 年 維 修 服 務 AC285-FL: 鱷 魚 夾 : 掛 鉤 夾 套 件 探 棒 和 配 件 降 額 表 ( 搭 配 P52xxA 系 列 探 棒 使 用 時 的 共 同 模 式 與 接 地 相 關 規 定 ) 配 件 說 明 TMDP0200 / P5202A 450 V CAT I 300 V CAT II 倍 延 長 引 線 (1.5 公 尺 ) AC280-FL AC283-FL AC285-FL 2300 V CAT I 1000 V CAT III 2 倍 掛 鉤 夾 1000 V CAT III 600 V CAT IV 2 倍 鉗 形 夾 1000 V CAT III 600 V CAT IV 2 倍 鱷 魚 夾 1000 V CAT III 600 V CAT IV 掛 鉤 夾 套 件 TP175-FL 2300 V CAT I 1000 V CAT II 2 倍 測 試 引 線 1000 V CAT III 600 V CAT IV 標 準 450 V CAT I 300 V CAT II 標 準 450 V CAT I 300 V CAT II 標 準 450 V CAT I 300 V CAT II 標 準 450 V CAT I 300 V CAT II 選 購 450 V CAT I 300 V CAT II 標 準 (TMDP0200) 550 V CAT I 300 V CAT III THDP0200 / P5200A / P5205A 1000 V CAT II 600 V CAT III 標 準 1000 V CAT II 600 V CAT III 標 準 1000 V CAT II 600 V CAT III 標 準 1000 V CAT II 600 V CAT III 標 準 1000 V CAT II 600 V CAT III 選 購 1000 V CAT II 600 V CAT II 標 準 (TMDP0200) 1000 V CAT II 600 V CAT III THDP0100 / P5210A 2300 V CAT I 1000 V CAT III 標 準 2300 V CAT I 1000 V CAT III 選 購 1000 V CAT I 1000 V CAT III 選 購 1000 V CAT I 1000 V CAT III 選 購 1000 V CAT I 1000 V CAT III 標 準 2300 V CAT I 1000 V CAT II 選 購 2300 V CAT I 1000 V CAT III 180

181 第 四 章 :Tektronix 測 試 選 購 指 南 P52xxA 系 列 探 棒 為 任 何 示 波 器 提 供 了 高 壓 差 動 量 測 解 決 方 案 Tektronix 由 SRISRI Quality System Registrar 註 冊 ISO9001 和 ISO Tektronix 高 壓 差 動 式 探 棒 181

182 Tektronix 電 流 探 棒 資 料 電 流 量 測 Tektronix 提 供 最 廣 泛 的 高 效 能 電 流 探 棒 產 品 Tektronix 的 電 流 探 棒 提 供 同 時 的 交 直 流 電 流 量 測, 頻 寬 覆 蓋 從 直 流 到 2GHz, 振 幅 從 1mA 到 20000A 電 流 探 棒 量 測 電 子 流 過 導 體 產 生 的 電 場 在 電 流 探 棒 的 動 態 範 圍 內, 導 體 周 圍 的 磁 場 強 度 被 轉 換 為 線 性 的 電 壓 輸 出, 並 可 以 在 示 波 器 或 其 他 儀 器 上 進 行 顯 示 和 進 一 步 分 析 主 要 功 能 和 特 性 AC/DC 電 流 量 測 DC 到 2 GHz 頻 寬 1 ma 到 20,000 A 量 測 範 圍 分 離 鐵 心 ( 鉗 式 ) 和 固 定 式 結 構 應 用 馬 達 驅 動 器 交 換 式 電 源 供 應 器 磁 碟 機 電 子 安 定 器 逆 變 器 航 空 航 太 資 料 儲 存 裝 置 讀 出 通 道 半 導 體 特 性 分 析 高 頻 類 比 電 路 設 計 ESD 測 試 訊 號 注 入 差 動 電 流 量 測 單 次 和 低 重 複 率 電 流 脈 衝 量 測 波 群 延 遲 量 測 Tektronix 提 供 交 流 或 交 直 流 電 流 量 測 系 統, 有 固 定 和 滑 塊 式 可 分 離 鐵 心 二 種 形 式 交 流 和 直 流 電 流 量 測 交 流 電 流 在 變 壓 器 中, 隨 著 電 流 方 向 的 變 化, 產 生 電 場 的 變 化, 並 感 應 出 電 壓 交 流 電 流 探 棒 屬 於 被 動 式 裝 置, 無 需 外 接 供 電 穩 定 的 直 流 電 流 卻 不 能 在 變 壓 器 中 感 應 出 電 流 利 用 霍 爾 效 應, 電 流 偏 流 的 半 導 體 裝 置 將 產 生 與 直 流 電 場 對 應 的 電 壓 所 以, 直 流 電 流 探 棒 是 一 種 主 動 式 裝 置, 需 要 外 接 供 電 兩 種 電 流 感 應 裝 置 在 一 些 輸 出 點 都 會 存 在 非 線 性 問 題 特 定 的 交 流 電 流 探 棒 在 最 大 振 幅 點 或 最 大 頻 率 點, 同 時 在 最 小 振 幅 點 和 最 小 頻 率 點 都 會 產 生 這 種 非 線 性 下 滑 現 象 直 流 電 流 探 棒 從 直 流 到 最 大 頻 率 點 都 會 是 線 性 的, 但 是 也 會 有 最 大 和 最 小 量 測 靈 敏 度 由 於 我 們 經 常 會 遇 到 同 時 包 含 交 流 和 直 流 成 分 的 訊 號, 透 過 同 一 支 探 棒 量 測 交 直 流 成 分 非 常 重 要 另 外, 看 上 去 像 是 交 流 的 波 形 ( 如 方 波 ), 會 傳 導 和 開 啟, 但 是 不 會 低 於 零 安 培, 實 際 上 包 含 了 明 顯 的 直 流 成 分, 不 能 使 用 只 含 變 壓 器 的 交 流 電 流 探 棒 進 行 準 確 的 擷 取 Tektronix 獨 特 的 解 決 方 案 是 整 合 霍 爾 元 件 和 變 壓 器 於 一 體, 提 供 更 加 靈 活 的 量 測 範 圍 182

183 第 四 章 :Tektronix 測 試 選 購 指 南 TCP202 交 直 流 電 流 探 棒 分 離 式 鐵 心 ( 鉗 式 ) 與 固 定 式 鐵 心 為 準 確 量 測 磁 場 強 度, 我 們 需 要 探 棒 鐵 心 完 全 環 繞 導 線 Tektronix 提 供 二 種 機 械 結 構 的 探 棒 類 型 : 分 離 式 鐵 心 和 固 定 式 鐵 心 分 離 式 ( 鉗 式 ) 提 供 更 大 的 靈 活 性 透 過 精 密 的 加 工 與 生 產, 分 離 式 鐵 心 探 棒 可 以 夾 住 導 線, 而 不 需 要 斷 開 導 線 固 定 式 鐵 心 電 流 互 感 器 (CT) 提 供 小 尺 寸 和 非 常 高 的 頻 率 回 應, 量 測 非 常 快, 小 振 幅 的 電 流 脈 衝 和 交 流 訊 號 它 們 是 專 門 用 以 永 久 性 或 半 永 久 性 安 裝 在 電 路 中 的 裝 置, 並 有 纜 線 方 便 地 連 接 或 斷 開 安 培 秒 乘 積 正 如 前 面 介 紹 的, 當 電 流 太 大 的 時 候, 變 壓 器 鐵 心 材 料 會 由 於 飽 和 而 產 生 非 線 性 太 大 是 電 流 振 幅 和 頻 率 共 同 作 用 的 結 果 電 流 平 均 振 幅 和 乘 以 脈 衝 寬 度 稱 為 安 培 秒 乘 積 TCP300/400 系 列 電 流 探 測 系 統 用 於 任 何 示 波 器 的 AC/DC 電 流 探 棒 TCP300/400 系 列 TCP312 TCP305 TCP303 具 有 電 流 放 大 器 功 率 模 組 及 可 供 選 擇 的 四 種 鉗 式 電 流 探 棒, 從 DC 到 100 MHz 達 成 準 確 的 AC 和 DC 波 形 量 測 霍 爾 效 應 裝 置 電 路 與 Tektronix 電 路 技 術 相 結 合, 保 證 廣 大 客 戶 預 期 的 Tektronix 電 流 探 棒 卓 越 效 能 通 用 電 流 探 棒 A600 系 列 電 流 探 棒 可 以 用 於 DMM Tek Meter 或 示 波 器 用 於 任 何 示 波 器 的 AC 電 流 探 棒 分 芯 P6021 和 P6022 電 流 探 棒 在 廣 泛 的 頻 率 上 提 供 通 用 AC 電 流 量 測 功 能 這 些 探 棒 可 以 用 於 1 MΩ 系 統 用 於 Tektronix TDS 示 波 器 的 AC/DC 電 流 探 棒 TCP202 是 為 直 接 連 接 TEKPROBE 示 波 器 介 面 專 門 設 計 的 通 用 分 芯 AC/DC 電 流 探 棒 每 一 探 棒 都 有 安 培 秒 規 格 ( 參 閱 電 流 探 棒 選 購 指 南 表 ) 如 果 訊 號 不 超 過 這 此 規 格, 電 壓 輸 出 將 會 是 線 性 的, 量 測 結 果 就 是 準 確 的 Tektronix 的 電 流 量 測 系 統 中 還 使 用 一 種 利 用 相 反 的 電 流 互 相 抵 消 的 現 象 的 特 別 的 技 術 電 流 放 大 器 感 應 導 體 中 的 電 流 值, 並 提 供 一 個 與 之 大 小 相 等, 方 向 相 反 的 電 流 與 之 抵 消 這 一 偏 壓 電 流 消 除 變 壓 器 中 的 電 流, 消 除 可 能 的 鐵 心 損 耗 簡 便 的 暫 態 功 率 量 測 透 過 採 用 P5205 或 P5210 差 動 探 棒 和 TCP202 電 流 探 棒 及 相 應 的 TDS 示 波 器, 可 輕 鬆 即 時 量 測 功 率 還 可 以 在 螢 幕 上 計 算 和 顯 示 功 率 能 量 探 棒 上 的 傳 播 時 間 延 遲 相 互 匹 配, 可 以 根 據 時 間 校 驗 電 流 波 形 和 電 壓 波 形 透 過 使 用 示 波 器 的 抗 偏 移 功 能, 還 可 以 實 現 額 外 的 準 確 度 CT-6 線 上 電 流 探 棒 線 上 電 流 探 棒 CT-6 電 流 探 棒 具 有 非 常 小 的 波 形 因 數, 可 以 接 入 當 前 的 讀 / 寫 前 置 放 大 器 CT-1 和 CT-2 電 流 探 棒 是 為 永 久 或 半 永 久 線 上 安 裝 而 設 計 的 實 芯 變 流 器 帶 有 一 個 小 孔, 在 電 路 組 裝 過 程 中, 傳 送 電 流 的 導 體 將 穿 過 這 個 小 孔 CT-1 和 CT-2 包 括 一 條 107 公 分 (42 英 寸 ) 的 P6041 探 棒 纜 線 Tektronix 電 流 探 棒 資 料 183

184 第 四 章 :Tektronix 測 試 選 購 指 南 AC/DC 電 流 探 棒 TCP0030 產 品 技 術 資 料 典 型 DC 增 益 誤 差 低 於 1%, 準 確 度 高 準 確 量 測 低 達 1 ma 的 電 流 位 準 低 雜 訊 和 DC 漂 移 輕 鬆 消 磁 和 自 動 歸 零 透 過 探 棒 硬 體 存 取 簡 便 的 示 波 器 UI 顯 示 功 能 表, 設 定 控 制 和 探 棒 狀 態 / 診 斷 指 示 燈 經 過 美 國 和 加 拿 大 安 全 認 證 主 要 功 能 和 特 性 簡 便 易 用, 準 確 地 進 行 AC/DC 電 流 量 測 直 接 連 接 採 用 新 型 TekVPI TM 探 棒 介 面 的 DPO7000 和 DPO4000 系 列 示 波 器 在 示 波 器 顯 示 畫 面 上 自 動 確 定 單 位 刻 度 和 讀 數 分 芯 結 構, 輕 鬆 連 接 電 路 DC >120 MHz 頻 寬 30 A RMS 最 大 電 流 功 能 50 A 峰 值 電 流 功 能 應 用 電 源 半 導 體 裝 置 逆 電 器 / 電 源 轉 換 器 電 子 安 定 器 工 控 電 子 / 消 費 性 電 子 行 動 通 訊 馬 達 驅 動 器 交 通 運 輸 系 統 TCP0030 TCP0030 是 一 種 簡 便 易 用 的 高 效 能 AC/DC 電 流 探 棒, 是 為 用 於 及 直 接 連 接 DPO7000 和 DPO4000 系 列 示 波 器 上 使 用 的 TekVPI TM 探 棒 介 面 設 計 的, 而 無 需 使 用 額 外 的 電 源 這 款 AC/DC 電 流 量 測 探 棒 提 供 了 >120 MHz 的 頻 寬, 並 可 以 選 擇 5 A 和 30 A 量 程 它 還 提 供 了 傑 出 的 低 電 流 量 測 功 能, 支 援 低 達 1 ma 的 電 流 位 準 準 確 度, 這 對 滿 足 當 前 極 具 挑 戰 性 的 電 流 量 測 需 求 至 關 重 要 184

185 第 四 章 :Tektronix 測 試 選 購 指 南 特 性 頻 寬 DC MHz 上 升 時 間 2.92 ns 最 大 RMS 電 流 30 A 最 大 峰 值 脈 衝 電 流 50 A 最 低 靈 敏 度 1 ma ( 在 支 援 1 mv/div 設 定 的 示 波 器 上 ) AC 耦 合 ( 在 支 援 ACD/DC 耦 合 的 示 波 器 上 ) 電 流 範 圍 5A 和 30A 最 大 裸 線 電 壓 僅 使 用 絕 緣 線 典 型 特 性 DC 準 確 度 ± 1% 典 型 值 ± 3% 保 障 值 最 大 安 培 秒 乘 積 500 A*µs ( 在 30A 範 圍 內 ) 插 入 阻 抗 10 KHz 時 1mΩ 100 KHz 時 3.5 mω 1 MHz 時 0.08Ω 10 MHz 時 0.15Ω 100 MHz 時 0.7Ω 120 MHz 時 0.85Ω 訊 號 延 遲 14.5 ns 環 境 溫 度 工 作 溫 度 :0 ºC +50 ºC 非 工 作 溫 度 :-40 ºC +75 ºC 濕 度 工 作 濕 度 :+30 ºC 及 以 下 時 5% 95% 相 對 濕 度 (RH); 30 ºC +50 ºC 時 5% 85% 相 對 濕 度, 無 冷 凝 非 工 作 濕 度 :+30 ºC 及 以 下 時 5% 95% 相 對 濕 度 (RH);30 ºC +75 ºC 時 5% 85% 相 對 濕 度, 無 冷 凝 高 度 工 作 高 度 : 最 高 3,000 公 尺 (10,000 英 尺 ) 非 工 作 高 度 : 最 高 12,192 公 尺 (40,000 英 尺 ) 法 規 標 準 標 準 標 籤 CE ( 歐 盟 ) WEEE ( 歐 盟 ) 實 體 特 性 探 棒 探 針 尺 寸 公 分 英 寸 高 寬 長 其 他 外 觀 尺 寸 纜 線 長 度 最 大 導 線 直 徑 重 量 公 斤 磅 淨 重 功 率 需 求 TCP0030 由 配 備 TekVPI TM 探 棒 介 面 的 DPO7000 和 DPO4000 系 列 示 波 器 直 接 供 電 建 議 示 波 器 配 備 TekVPI TM 探 棒 介 面 的 DPO7000 和 DPO4000 系 列 示 波 器 標 準 配 備 保 固 1 年 保 固, 包 括 零 件 和 人 工 費 用 訂 購 資 訊 TCP0030 AC/DC 電 流 探 棒 包 括 : 使 用 手 冊 ( xx 英 文, 或 xx 日 文, 或 xx 簡 體 中 文 ) *1, 保 護 蓋 ( xx), 探 棒 地 線 長 6 英 寸 ( xx), 尼 龍 提 袋 ( xx) *1 在 訂 購 時 請 註 明 手 冊 語 言 語 言 選 項 選 項 L5 日 文 使 用 手 冊 選 項 L7 簡 體 中 文 使 用 手 冊 服 務 選 項 選 項 C3 3 年 校 驗 服 務 選 項 C5 5 年 校 驗 服 務 選 項 D1 校 驗 資 料 報 告 選 項 D3 3 年 校 驗 資 料 報 告 ( 需 選 項 C3) 選 項 D5 5 年 校 驗 資 料 報 告 ( 需 選 項 C5) 選 項 R3 3 年 維 修 服 務 選 項 R5 5 年 維 修 服 務 建 議 配 件 電 流 迴 路,1 圈,50Ω, 配 備 BNC 連 接 器, 用 於 效 能 檢 驗 訂 購 Tektronix 通 過 SRI Quality System Registrar 的 ISO9001 和 ISO14001 認 證 Tektronix 電 流 探 棒 資 料 185

186 第 四 章 :Tektronix 測 試 選 購 指 南 AC/DC 電 流 探 棒 TCP0150 產 品 技 術 資 訊 在 示 波 器 顯 示 畫 面 上 自 動 確 定 單 位 刻 度 和 讀 數 ATE 系 統 遠 端 可 程 式 GPIB 控 制 分 芯 探 棒 探 針 結 構, 輕 鬆 連 接 電 路 輕 鬆 消 磁 和 自 動 歸 零 透 過 探 棒 硬 體 存 取 簡 便 的 示 波 器 UI 顯 示 功 能 表, 設 定 控 制 和 探 棒 狀 態 / 診 斷 指 示 燈 TCP0150 主 要 功 能 和 特 性 簡 便 易 用, 準 確 地 進 行 AC/DC 電 流 量 測 直 接 連 接 配 備 TekVPI 探 棒 介 面 的 DPO4000 MSO4000 和 DPO7000 系 列 示 波 器 DC 20 MHz 頻 寬 150 A RMS 最 大 電 流 功 能 500 A 峰 值 電 流 功 能 典 型 DC 增 益 誤 差 低 於 1%, 準 確 度 高 準 確 量 測 低 達 5 ma 的 電 流 位 準 低 雜 訊 和 DC 漂 移 應 用 電 源 半 導 體 裝 置 逆 電 器 / 電 源 轉 換 器 電 子 安 定 器 工 控 電 子 / 消 費 性 電 子 馬 達 驅 動 器 交 通 運 輸 系 統 註 : 需 要 DPO7000 系 列 或 以 上 版 本 的 韌 體 ; 以 及 MSO/DPO 或 以 上 版 本 的 韌 體 TCP0150 是 一 種 簡 便 易 用 的 高 效 能 150 A AC/DC 電 流 探 棒, 是 為 用 於 及 直 接 連 接 DPO4000 MSO4000 和 DPO7000 系 列 示 波 器 上 使 用 的 TekVPI TM 探 棒 介 面 設 計 的, 而 無 需 使 用 額 外 的 電 源 這 款 AC/DC 電 流 量 測 探 棒 提 供 了 20 MHz 的 頻 率 頻 寬, 並 可 以 選 擇 25 A 和 150 A 量 程 它 還 提 供 傑 出 的 低 電 流 量 測 功 能, 支 援 低 達 每 格 5 ma 的 電 流 位 準 準 確 度, 這 對 實 現 高 位 準 和 低 位 準 量 測 訊 號 的 寬 動 態 電 流 範 圍 至 關 重 要 186

187 第 四 章 :Tektronix 測 試 選 購 指 南 特 性 保 障 特 性 特 性 頻 寬 說 明 DC 20 MHz (-3 db) 額 定 頻 寬 隨 著 頻 率 提 高 而 下 降 參 見 表 1 ( 從 公 式 上 升 時 間 頻 寬 =.35/ 上 升 時 間 計 算 得 出 ) 17.5 ns 150 A 500 A 上 升 時 間 最 大 RMS 電 流 最 大 峰 值 脈 衝 電 流 最 低 靈 敏 度 5 ma ( 在 示 波 器 1 mv/div 設 定 上 ) AC 耦 合 ( 在 支 援 ACD/DC 耦 合 的 示 波 器 上 ) 電 流 範 圍 最 大 裸 線 電 壓 典 型 特 性 特 性 DC 準 確 度 25A 和 150A 600 V RMS CAT I 和 II 300 V RMS CAT III 說 明 ± 1% 典 型 值 ± 3% 保 障 值 最 大 安 培 秒 乘 積 25 A 範 圍 3,000 Aµs 150 A 範 圍 15,000 Aµs 插 入 阻 抗 1 MHz 時 0.03Ω 5 MHz 時 0.075Ω 10 MHz 時 0.125Ω 20 MHz 時 0.3Ω 訊 號 延 遲 21 ns 顯 示 的 RMS 雜 訊 500 µa RMS ( 僅 探 棒 ) 環 境 特 性 說 明 溫 度 工 作 溫 度 0 ºC +50 ºC 非 工 作 溫 度 -40 ºC +75 ºC 濕 度 工 作 濕 度 +30 ºC 及 以 下 時 5% 95% 相 對 濕 度 (RH);30 ºC +50 ºC 時 5% 85% 相 對 濕 度, 無 冷 凝 非 工 作 濕 度 +30 ºC 及 以 下 時 5% 95% 相 對 濕 度 (RH);30 ºC +75 ºC 時 5% 85% 相 對 濕 度, 無 冷 凝 高 度 工 作 高 度 最 高 2,000 公 尺 (6,560 英 尺 ) 非 工 作 高 度 最 高 12,00 公 尺 (40,000 英 尺 ) 實 體 特 性 外 觀 尺 寸 公 分 / 公 尺 英 寸 纜 線 長 度 2 公 尺 79 英 寸 探 棒 頭 部 尺 寸 長 26.8 公 分 英 寸 寬 4.1 公 分 1.6 英 寸 高 15.6 公 分 6.13 英 寸 最 大 導 線 直 徑 2.1 x 2.5 公 分 0.83 英 寸 x 1.0 英 寸 重 量 公 斤 磅 毛 重 功 率 需 求 TCP0150 由 配 備 TekVPI 介 面 的 DPO4000 MSO4000 和 DPO7000 系 列 示 波 器 直 接 供 電 建 議 示 波 器 配 備 TekVPI 探 棒 介 面 的 DPO4000 MSO4000 和 DPO7000 系 列 示 波 器 註 : 需 要 DPO7000 系 列 或 以 上 版 本 的 韌 體 ; 以 及 MSO/DPO 或 以 上 版 本 的 韌 體 Tektronix 電 流 探 棒 資 料 187

188 第 四 章 :Tektronix 測 試 選 購 指 南 TPC0150 插 入 阻 抗 TCP0150 額 定 頻 率 下 降 振 幅 插 入 阻 抗 (Ω) 最 大 電 流 (RMS)) 圖 1. 頻 率 (Hz) 頻 率 (Hz) 圖 3. 施 加 大 於 最 大 連 續 電 流 的 電 流 時 間 不 要 超 過 10 秒, 以 將 加 熱 效 應 降 到 最 小 安 培 ( 峰 值 ) TCP0150 最 大 峰 值 脈 衝 對 脈 寬 25A 範 圍 150A 範 圍 <=212Apk 連 續 值 建 議 配 件 訂 購 配 件 電 流 迴 路,1 圈,50Ω, 配 備 BNC 連 接 器, 用 於 效 能 檢 驗 xx TekVPI 校 驗 治 具 xx DPO7000/70000 系 列 校 驗 / 偏 移 校 正 治 具 <=35.4Apk 連 續 值 脈 寬 (us) 圖 2. 訂 購 資 訊 TCP0150 AC/DC 電 流 探 棒 ( 附 TekVPI 介 面 ) 包 括 : 保 護 蓋 ( xx), 可 追 溯 的 校 驗 和 資 料 標 準 認 證 選 項 選 項 訂 購 選 項 L0 英 文 使 用 手 冊 (071-xxxx-xx, 標 準 配 備 ) 選 項 L5 日 文 使 用 手 冊 選 項 L7 簡 體 中 文 使 用 手 冊 服 務 選 項 選 項 說 明 選 項 CA1 校 驗 一 次 選 項 C3 3 年 校 驗 服 務 選 項 C5 5 年 校 驗 服 務 選 項 D3 3 年 校 驗 資 料 報 告 ( 需 要 選 項 C3) 選 項 D5 5 年 校 驗 資 料 報 告 ( 需 要 選 項 C5) 選 項 R3 3 年 維 修 服 務 選 項 R5 5 年 維 修 服 務 Tektronix 通 過 SRI Quality System Registrar 的 ISO9001 和 ISO14001 認 證 產 品 遵 守 IEEE 標 準 , RS-232-C,Tektronix 標 準 編 碼 和 格 式 188

189 第 四 章 :Tektronix 測 試 選 購 指 南 直 流 耦 合 電 流 探 棒 TCP202 TCP202 電 流 探 棒 主 要 功 能 和 特 性 操 作 簡 便 透 過 TEKPROBE TM BNC 接 頭 直 接 與 TDS 系 列 示 波 器 連 接, 直 接 探 棒 識 別 直 流 到 50 MHz 頻 寬 15 安 培 直 流 + 峰 值 交 流 電 流 50 安 培 峰 值 脈 衝 電 流 500 x 10-6 安 培 秒 乘 積 安 全 認 證 應 用 馬 達 驅 動 器 交 換 式 電 源 供 應 器 磁 碟 機 電 子 安 定 器 逆 變 器 TCP202 直 流 耦 合 電 流 探 棒 配 合 Tektronix 的 TDS 系 列 數 位 示 波 器,TCP202 讓 使 用 者 可 以 直 接 在 示 波 器 上 讀 出 直 流 和 交 流 電 流 值, 帶 來 更 加 清 晰 準 確 的 顯 示 和 量 測 結 果 的 記 錄 TCP202 是 顯 示 和 量 測 電 子 電 路 電 流 的 通 用 探 棒 是 理 想 的 電 源 供 應 器 馬 達 驅 動 器 及 其 他 裝 置 的 測 試 工 具 提 高 電 流 量 測 的 準 確 度 TCP202 交 直 流 電 流 探 棒 的 準 確 度 通 常 是 3% 但 是, 如 果 探 棒 配 合 專 用 的 TDS 示 波 器 使 用, 使 用 選 購 的 校 準 器 ( 產 品 編 號 : ) 對 整 個 系 統 進 行 校 驗, 其 測 試 準 確 度 可 以 達 到 1% 這 一 準 確 度 提 高 適 合 Tektronix 的 TDS 系 列 示 波 器, 如 :TDS5000 TDS7000 系 列 示 波 器 量 測 IGBT 電 流 和 電 壓 波 形 技 術 參 數 頻 寬 DC 到 50 MHz 最 大 直 流 + 峰 值 交 流 電 流 15A 最 大 峰 值 脈 動 電 流 50 安 培 最 小 靈 敏 度 10 ma/div 直 流 準 確 度 ± 1% ( 經 過 探 棒 校 準 器 校 正 ),± 3% 最 大 裸 線 電 壓 300 V (CAT I) 典 型 值 : 插 入 損 耗 歐 姆 /1 KHz;0.1 歐 姆 /5 MHz 波 群 延 遲 17 ns 最 大 線 徑 3.8 mm (0.15 in.) 靜 電 防 護 (IEC 801-2) >8 kv 安 培 秒 乘 積 500 x 10-6 安 培 * 秒 上 升 時 間 7.0 ns 實 體 尺 寸 重 量 0.19 公 斤 (0.44 磅 ) 纜 線 長 度 2.2 公 尺 (7.2 英 尺 ) 供 電 TCP202 透 過 TDS 示 波 器 的 TEK PROBE 介 面 供 電 安 全 UL CSA EN IEC EN IEC 訂 購 資 訊 TCP202 直 流 耦 合 電 流 探 棒 包 括 : 操 作 指 南 ( ), 參 考 手 冊 ( ) 建 議 配 件 探 棒 校 準 器 Tektronix 電 流 探 棒 資 料 189

190 第 四 章 :Tektronix 測 試 選 購 指 南 交 流 / 直 流 量 測 系 統 TCPA300 TCP312 TCP305 TCP303 TCPA400 TCP404XL 更 高 的 效 能, 更 簡 單 的 操 作 TCP300 和 TCP400 系 列 交 流 / 直 流 量 測 系 統, 是 為 滿 足 當 前 電 流 量 測 需 求 設 計 的 非 常 先 進 的 電 流 量 測 系 統 這 種 滑 塊 式 探 棒 採 用 變 壓 器 和 霍 爾 效 應 技 術, 提 供 了 從 DC 到 100MHz 的 寬 頻 量 測 功 能, 其 量 測 的 電 流 可 以 低 達 1 ma, 也 可 以 高 達 幾 千 安 培 ( 在 與 CT4 變 流 器 一 起 使 用 時 ) 在 連 接 到 配 備 TEKPROBE Level II 或 Tek Connect ( 含 TCA-BNC) 介 面 的 Tektronix TDS 示 波 器 時, 可 以 簡 單 方 便 地 執 行 電 流 量 測 和 計 算 主 要 功 能 和 特 性 交 流 / 直 流 量 測 功 能 DC 100 MHz 電 流 探 棒 放 大 器 (TCPA300), 當 使 用 : DC 100 MHz,30 A DC (TCP312) DC 50 MHz,50 A DC (TCP305) DC 15 MHz,150 A DC (TCP303) DC 50 MHz 電 流 探 棒 放 大 器 (TCPA400), 當 使 用 : DC 2 MHz,750 *1 A DC (TCP404XL) (500 A 直 流 連 續 電 流 ) 直 接 確 定 刻 度 和 單 位 *2 示 波 器 螢 幕 讀 數 透 過 消 除 手 動 計 算, 減 少 了 量 測 誤 差 交 流 / 直 流 輸 入 耦 合 插 入 阻 抗 低 降 低 了 待 測 裝 置 的 負 載 機 械 尺 寸 小 節 省 桌 面 空 間, 貯 存 和 處 理 更 加 簡 便 滑 塊 式 結 構 電 路 連 接 簡 便 狀 態 指 示 燈 可 以 通 知 潛 在 錯 誤 條 件 降 低 了 直 流 漂 移 和 雜 訊 經 過 美 國 加 拿 大 和 歐 洲 認 證 透 過 增 加 TDSPWR2 功 率 量 測 軟 體 等 外 掛 程 式, 使 用 者 可 以 獲 得 額 外 的 量 測 功 能 由 於 這 種 量 測 功 能, 電 流 量 測 變 得 前 所 未 有 的 簡 便 滿 足 當 前 的 交 流 / 直 流 量 測 應 用 需 求 TCPA300 放 大 器 在 與 TCP312 TCP305 或 TCP303 探 棒 一 起 使 用 時, 提 供 廣 泛 的 一 系 列 電 流 量 測 功 能, 彌 補 小 電 流 量 測 產 品 與 超 高 電 流 量 測 產 品 之 間 的 空 白 這 三 款 探 棒 提 供 30A 50A 和 150A 的 連 續 直 流 量 測 功 能 對 更 高 的 電 流 位 準, 配 備 TCP404XL 電 流 探 棒 的 TCPA400 則 可 以 量 測 500A 的 連 續 直 流 電 流 和 750A 的 連 續 直 流 電 流, 其 額 定 值 會 隨 著 工 作 週 期 上 升 而 下 降 具 TCPA300 的 TCP312 可 達 成 更 高 頻 率 的 效 能, 提 供 100 MHz 的 頻 寬 及 最 高 30A 的 直 流 電 流 *1 *2 額 定 值 隨 工 作 週 期 (duty cycle) 上 升 而 下 降 需 要 TDS TEKPROBE 示 波 器 或 配 備 TCA-BNC 的 TekConnect 示 波 器 應 用 電 源 供 應 器 半 導 體 裝 置 逆 電 器 / 變 電 器 電 子 安 定 器 工 控 / 消 費 性 電 子 行 動 通 訊 馬 達 驅 動 器 交 通 運 輸 系 統 的 開 發 和 分 析 190

191 第 四 章 :Tektronix 測 試 選 購 指 南 全 面 消 除 量 測 誤 差 和 手 動 計 算 工 作 這 種 全 新 系 列 的 電 流 量 測 工 具 為 Tektronix TDS3000 TDS400A TDS500 TDS600 TDS700 TDS5000 TDS6000 和 TDS7000 系 列 示 波 器 系 統 的 使 用 者, 提 供 自 動 控 制 功 能 及 螢 幕 刻 度 和 單 位 狀 態 LED 可 以 迅 速 顯 示 TCP300/400 系 列 的 運 行 狀 態, 或 在 過 去 可 能 會 導 致 量 測 錯 誤 的 潛 在 錯 誤 條 件 TCP300/TCP400 電 流 量 測 系 統 可 以 無 縫 整 合 TDS 系 列 示 波 器 和 TDSPWR2 軟 體, 讓 您 輕 鬆 執 行 耗 時 的 功 率 量 測 和 計 算 即 使 非 TEKPROBE 系 統 也 可 以 使 用 TCPA 300/400 系 列, 執 行 相 應 的 電 流 量 測, 使 用 者 只 需 將 示 波 器 上 測 得 的 輸 出 電 壓 乘 以 TCPA 300/400 系 列 量 程 設 定 值 即 可 特 性 TCP312 ( 配 備 TCPA300) TCP305 ( 配 備 TCPA300) TCP303 ( 配 備 TCPA300) TCP404XL ( 配 備 TCPA400) 頻 寬 ( 3 db) DC 100 MHz DC 50 MHz DC 15 MHz DC 2 MHz *1 上 升 時 間 3.5 ns 7 ns 23 ns 175 ns 最 大 額 定 電 流 : 高 電 流 靈 敏 度 範 圍 DC ( 連 續 ) RMS ( 正 弦 ) 峰 值 脈 衝 低 電 流 靈 敏 度 範 圍 DC ( 連 續 ) RMS ( 正 弦 ) 峰 值 脈 衝 DC 準 確 度 ( 工 作 溫 度 0 ºC 到 50 ºC) 10 A/V 量 程 30A 21.2A 50A 1 A/V 量 程 5A 3.5A 50A 10 A/V 量 程 50A 35.4A 50A 5 A/V 量 程 25A 17.7A 50A 50 A/V 量 程 150A 150A 500A 5 A/V 量 程 25A 17.7A 500A 1A/mV 量 程 500A (750A *2 ) 500A 750A ± 3% 的 讀 數 ± 3% 的 讀 數 ± 3% 的 讀 數 (10 ºC 到 50 ºC) +3%/-6% 的 讀 數 (0 ºC 到 <10 ºC) ± 3% 的 讀 數 ± 1% 的 讀 數 ± 1% 的 讀 數 ± 1% 的 讀 數 ± 1% 的 讀 數 典 型 DC 準 確 度 ( 工 作 溫 度 23 ºC ± 5 ºC) 額 定 值 最 大 裸 線 電 壓 僅 搭 配 絕 緣 導 線 使 用 600V RMS CAT I & II 300V RMS CAT III 可 量 測 的 最 低 電 流 1 ma 5 ma 5 ma 1A ( 在 ± 3% 的 DC 準 確 度 時 ) 插 入 阻 抗 ( 參 見 下 面 的 曲 線 ) 典 型 值 最 大 安 培 秒 乘 積 ( 視 放 大 器 量 程 設 定 而 定 ) 示 波 器 設 為 1mV/ 格 及 20 MHz 限 制 頻 寬 1 MHz 時 0.08Ω 10 MHz 時 0.15Ω 50 MHz 時 0.27Ω 100 MHz 時 0.7Ω 50A*µS 1A/V 500A*µS 10A/V 1 MHz 時 0.035Ω 10 MHz 時 0.12Ω 50 MHz 時 0.4Ω 500A*µS 5A/V NA 10A/V 無 示 波 器 設 為 1mV/ 格 及 20 MHz 限 制 頻 寬 1 MHz 時 0.01Ω 5 MHz 時 0.025Ω 15 MHz 時 0.1Ω 3,000A*µS 5A/V 15,000A*µS 50A/V 10 MHz 時 0.1mΩ 100 MHz 時 0.6 mω 1 MHz 時 8 mω 2 MHz 時 16 mω NA 1A/mV AC 耦 合 低 頻 頻 寬 < 7 Hz ( 低 通 3 db 點 ) 顯 示 的 RMS 雜 訊 250 µa RMS 1.25 ma RMS 2.5 ma RMS 250 ma RMS ( 在 20 MHz 限 制 頻 寬 時 ) 訊 號 延 遲 17 ns 19 ns 53 ns 103 ns (BNC 輸 出 延 遲 ) 輸 入 ( 探 棒 放 大 器 ) 1 探 棒 開 路 指 示 器 支 援 過 載 指 示 器 支 援 中 止 指 示 器 支 援 不 相 容 探 棒 指 示 器 支 援 Tektronix 電 流 探 棒 資 料 191

192 第 四 章 :Tektronix 測 試 選 購 指 南 特 性 ( 續 ) TCP312 ( 配 備 TCPA300) TCP305 ( 配 備 TCPA300) TCP303 ( 配 備 TCPA300) TCP404XL ( 配 備 TCPA400) 安 全 認 證 列 入 美 國 NRTL 清 單 UL ( 放 大 器 ) UL ; UL ( 探 棒 和 放 大 器 ) 加 拿 大 認 證 CAN/CSA C22.2 No ( 放 大 器 ) CAN/CSA C22.2 No CAN/CSA C22.2 No ( 探 棒 和 放 大 器 ) 歐 盟 標 準 歐 盟 標 準 EN /A2 ( 放 大 器 ) EN /A2;EN EN /A2 ( 探 棒 和 放 大 器 ) 其 他 其 他 IEC /A2 ( 放 大 器 ) IEC IEC /A2 ( 探 棒 和 放 大 器 ) 電 磁 相 容 能 力 符 合 : 歐 盟 委 員 會 規 定 89/336/EEC,FCC Part 15,Subpart B Class A,AS/NZS /2 供 電 需 求 (TCPA300/TCPA V 到 264 V;47 到 440 Hz;50 W 最 大 CAT II ( 自 動 切 換 ) 放 大 器 ) 供 電 需 求 ( 探 棒 ) 需 要 TCPA300 放 大 器 需 要 TCPA400 放 大 器 探 棒 型 號 TCP312 TCP305 TCP303 TCP404XL 保 固 1 年 探 棒 機 械 特 性 探 棒 纜 線 長 度 1.5 公 尺 (60 英 寸 ) 2 公 尺 (78.7 英 寸 ) 8 公 尺 (315 英 寸 ) 探 棒 測 試 夾 規 格 3.8 公 釐 (0.15 英 寸 ) 21 x 25 公 釐 (0.83 x 1.0 英 寸 ) ( 最 大 線 號 ) 長 20 公 分 (7.87 英 寸 ) 26.8 公 分 (10.55 英 寸 ) 26.8 公 分 (10.55 英 寸 ) 寬 1.6 公 分 (0.625 英 寸 ) 4.1 公 分 (1.60 英 寸 ) 4.1 公 分 (1.60 英 寸 ) 高 3.2 公 分 (1.25 英 寸 ) 15.6 公 分 (6.13 英 寸 ) 15.6 公 分 (6.13 英 寸 ) 重 0.15 公 斤 (0.33 磅 ) 0.66 公 斤 (1.45 磅 ) 0.88 公 斤 (1.90 磅 ) TCPA300 和 TCPA400 機 械 特 性 長 17.3 公 分 (6.8 英 寸 ) 寬 16.7 公 分 (6.6 英 寸 ) 高 9.14 公 分 (3.6 英 寸 ) 重 1.14 公 斤 (2.5 磅 ) 環 境 特 性 工 作 溫 度 0 ºC 至 +50 ºC (32 F 至 122 F) 非 工 作 溫 度 40 ºC 至 +75 ºC ( 40 F 至 167 F) 工 作 濕 度 5% 至 95% 相 對 濕 度, 最 高 +30 ºC (86 F) 時 5% 至 85% 相 對 濕 度, 最 高 +30 ºC 至 +50 ºC (86 F 至 122 F) 時 非 工 作 濕 度 5% 至 95% 相 對 濕 度, 最 高 +30 ºC (86 F) 時 5% 至 85% 相 對 濕 度, 最 高 +30 ºC 至 +75 ºC (86 F 至 167 F) 時 工 作 高 度 最 高 2000 公 尺 (6800 英 尺 ) 非 工 作 高 度 最 高 12,192 公 尺 (40,000 英 尺 ) *1 *2 從 上 升 時 間 中 計 算 得 出 額 定 值 隨 工 作 週 期 和 頻 率 上 升 而 下 降 192

193 第 四 章 :Tektronix 測 試 選 購 指 南 訂 購 資 訊 TCP312 探 棒 ; 交 流 / 直 流,DC 至 100 MHz;30A DC ( 需 要 TCPA300 放 大 器 ) TCP305 探 棒 ; 交 流 / 直 流,DC 至 50 MH;50A DC ( 需 要 TCPA300 放 大 器 ) TCP303 探 棒 ; 交 流 / 直 流,DC 至 15 MHz;150A DC ( 需 要 TCPA300 放 大 器 ) TCP404XL 探 棒 ; 交 流 / 直 流,DC 至 2 MHz;500A DC (750A DC, 額 定 值 隨 工 作 週 期 上 升 而 下 降 ) ( 需 要 TCPA400 放 大 器 ) 所 有 TCP300/TCP400 電 流 探 棒 均 包 括 : 交 流 / 直 流 探 棒 ; 說 明 書 ; 探 棒 保 護 蓋 ; 可 追 溯 的 校 驗 證 書 TCPA300 放 大 器 ; 交 流 / 直 流 探 棒,DC 至 100 MHz ( 需 要 TCP305 TCP312 或 TCP303 探 棒 ) TCPA400 放 大 器 ; 交 流 / 直 流 探 棒,DC 至 50 MHz ( 需 要 TCP404XL 探 棒 ) 所 有 TCPA300/TCPA400 電 流 探 棒 放 大 器 均 包 括 : 交 流 / 直 流 探 棒 放 大 器 ; 操 作 指 南 / 維 修 手 冊 ;TEKPROBE 介 面 纜 線 ; 插 頭 對 插 頭 BNC 纜 線 (50W);50W 饋 通 端 子 ; 可 追 溯 的 校 驗 證 書 選 項 TCPA300/TCPA400 電 源 插 頭 選 項 選 項 A1 歐 洲 插 頭,220V,50 Hz 選 項 A2 英 國 插 頭,240V,50 Hz 選 項 A3 澳 大 利 亞 插 頭,240V,50 Hz 選 項 A5 瑞 士 插 頭,220V,50 Hz 選 項 A6 日 本 插 頭,100V,110/120V,60 Hz 選 項 AC 中 國 插 頭,50 Hz 選 項 A99 不 附 電 源 線 語 言 選 項 選 項 L5 日 文 手 冊 所 有 TCP300/TCPA300/TCP400/TCPA400 系 列 服 務 選 項 選 項 C3 3 年 校 驗 服 務 選 項 C5 5 年 校 驗 服 務 選 項 D1 校 驗 資 料 報 告 選 項 D3 3 年 校 驗 資 料 報 告 ( 需 要 選 項 C3) 選 項 D5 5 年 校 驗 資 料 報 告 ( 需 要 選 項 C5) 選 項 R3 3 年 維 修 服 務 選 項 R5 5 年 維 修 服 務 建 議 配 件 小 型 探 棒 保 護 蓋 ;( 適 用 於 TCP305 TCP312 A6302 A6302XL A6312 TCP202) 大 型 探 棒 保 護 蓋 ;( 適 用 於 TCP303 TCP404XL A6303 A6303XL A6304XL) 手 提 箱 ; 電 流 量 測 系 統 W 饋 通 終 端 器 W BNC 到 BNC 同 軸 纜 線 TEKPROBE 介 面 纜 線, 將 TCPA300 或 TCPA400 放 大 器 連 接 到 TDS 系 列 示 波 器 上 電 流 迴 路,1 圈,50W,BNC 連 接 器 ( 適 用 於 TCP305 TCP312 A6302 A6302XL A6312 TCP202 TCP303 A6303 A6303XL) TCPA300/TCPA400 放 大 器 校 驗 轉 接 器 功 率 量 測 偏 移 校 正 治 具, 適 用 於 TCP202 TCP305 TCP312 TCP303 A6302 A6312 A6303 系 列 探 棒 CT4 交 流 變 流 器,20 ka ( 需 搭 配 TCP305 TCP312 TCP202 A6302 A6312 使 用 ) TDSPWR2 功 率 量 測 和 分 析 軟 體, 適 用 於 TDS5000 和 TDS7000 示 波 器 欲 在 購 買 示 波 器 時 訂 購 : 訂 購 :TDS5052PW2 TDS5054PW2 TDS7054PW2 TDS7104PW2 欲 作 為 升 級 產 品 訂 購 : 訂 購 :TDS5UP PW2 TDS7UP PW2 Tektronix 電 流 探 棒 資 料 193

194 第 五 章 其 他 Tektronix 測 試 儀 器 方 案 介 紹 194

195 MDO4000 系列混合域示波器 全球首創 可以同時擷取時間關聯的類比訊號 數位訊號和匯流排訊號 RF 訊號的示波器誕生了 RF 基本效能 頻率範圍 兩種型號 分別為 50 KHz ~ 3 GHz 與 50 KHz ~ 6 GHz 特寬擷取頻寬 1 GHz 以上 DANL -152 dbm/hz (典型值) 新品 Wave Inspector 分析模組插槽 專用的 RF 操作部分 中心頻率 RBW 等設定 變得非常簡單 時域顯示 頻域顯示 USB 主機連接埠 寬 43.9 公分 高 22.9 公分 數位通道輸入位置 長 14.7 公分 獨立 RF 輸入 N 型連接器 TekVPI 介面 匯流排分析按鍵 重 5 公斤 例如 可以列舉下面的用法 ~VCO PLL 控制驗證實例~ 在上面的 MDO4000 系列產品畫面中 按下 VCO ( 訊號 ( ) 的啟動鍵之後 用於控制的 SPI ) 可對 PLL 發出在 2.4 GHz 範圍中改變頻率的指令 在 VCO 上增加電壓 ( 之後 可以擷取到頻譜 ( ) ) 變到 2.4 GHz 的情形 現在只需使用一台量測儀器 即可 確認 VCO 的電壓電平 另外還可以量測控制指令是否正常發出 頻譜是否按指定的功 率標準輸出 PLL 的鎖定時間有多長 等等 [1] 對發出 SPI 指令時的頻譜進行確認 [2] 檢查 PLL 追縱時的頻譜變化 [3] 到達 2.4 GHz 使用游標量測所需時間 通過游標量測 PLL 的鎖定時間 下方顯示的頻譜為橙色 頻譜時間對應時刻的頻譜 對 SPI 指令進行解碼 然後顯示匯流排情況 接收完指令後 在追縱 PLL 電 壓位準過程中 頻譜發生變化 由於接收指令還未完成 因此頻譜不變 PLL 的電壓穩定之後 頻率達到 2.4 GHz MDO4000 系列適用於以下用途 用來制定降低 EMI 的方案 Zigbee 與 Bluetooth 除錯 複雜的無線技術除錯 尤其是跳頻與突發通訊技術除錯 動態分析控制使用的與基頻訊號聯動的通訊 RF 頻譜 MDO4000 系列混合域示波器 195

196 第 五 章 : 其 他 Tektronix 測 試 儀 器 方 案 介 紹 MDO4000 特 性 : 擷 取 寬 頻 RF 訊 號 一 次 最 多 讀 取 3 GHz 的 寬 頻 範 圍 中 心 頻 率 :1.5 GHz 頻 距 :3.0 GHz RBW: 以 3.0 MHz 進 行 量 測 一 次 可 以 讀 取 900 MHz 與 2.4 GHz 兩 種 ISM 波 段 的 RF 頻 譜 縱 軸 : 時 間 頻 率 頻 率 時 間 變 化 使 用 頻 譜 時 間 顯 示 可 以 對 頻 率 變 化 進 行 簡 單 確 認 縱 軸 : 功 率 頻 率 * 頻 寬 是 普 通 頻 譜 分 析 儀 與 量 測 儀 器 頻 寬 ( 大 約 10 MHz) 的 300 倍 MDO4000 特 性 : 量 測 RF 訊 號 的 時 域 特 性 可 以 顯 示 RF 的 功 率 頻 率 和 相 位 隨 時 間 變 化 的 軌 跡, 同 時 顯 示 頻 譜 ( 橙 色 的 波 形 表 示 RF 輸 入 ) 功 率 時 間 時 間 頻 率 功 率 時 間 相 位 時 間 功 率 隨 時 間 變 化 顯 示 分 析 RF 訊 號 的 振 幅 調 變 特 性 頻 率 隨 時 間 變 化 顯 示 分 析 RF 訊 號 頻 率 隨 時 間 變 化 的 特 性, 如 跳 頻 FSK 等 相 位 隨 時 間 變 化 顯 示 分 析 RF 訊 號 相 位 隨 時 間 變 化 的 特 性 MDO4000 特 性 : 完 備 的 頻 譜 分 析 觸 發 與 探 測 功 能 四 種 頻 譜 軌 跡 顯 示 RF 訊 號 自 動 量 測 功 能 自 動 峰 值 標 記 功 能 最 大 保 持 平 均 軌 跡 最 多 可 以 顯 示 11 個 頻 點 的 頻 率 功 率 參 數 正 常 軌 跡 最 小 保 持 顯 示 RF 訊 號 頻 譜 的 四 種 常 用 軌 跡 使 用 RF 訊 號 作 為 觸 發 源 可 以 自 動 量 測 通 道 功 率 鄰 道 功 率 比 占 用 頻 寬 使 用 示 波 器 探 棒 作 為 頻 譜 分 析 儀 探 棒 如 果 使 用 手 動 標 記 顯 示 功 能, 還 可 以 顯 示 量 測 雜 訊 密 度 和 相 位 雜 訊 參 數 另 外 還 提 供 成 套 近 場 探 棒 [ 型 號 : ] RF 觸 發 條 件 頻 率 範 圍 :1 MHz ~ 3 GHz 或 6 GHz 振 幅 範 圍 :+30 dbm ~ 40 dbm [ 標 記 ] 邊 緣 [ 選 項 ] 脈 衝 振 幅 超 時 邊 緣 邏 輯 順 序 無 需 使 用 外 部 電 源, 增 加 TekVPI 轉 接 器, 可 以 將 TekVPI 介 面 的 主 動 式 探 棒 差 動 式 探 棒 或 電 流 探 棒 (50 歐 姆 阻 抗 ) 作 為 頻 譜 分 析 儀 探 棒 使 用 頻 率 範 圍 :100 KHz ~ 1 GHz 阻 抗 :50 Ω 196

197 第 五 章 : 其 他 Tektronix 測 試 儀 器 方 案 介 紹 MDO4000 技 術 規 格 特 性 MDO MDO MDO MDO 類 比 通 道 4 個 類 比 通 道 頻 寬 500 MHz 1 GHz 500 MHz 1 GHz 取 樣 率 (1 2 通 道 ) 2.5 GS/s 5 GS/s 2.5 GS/s 5 GS/s 取 樣 率 (3 4 通 道 ) 2.5 GS/s 數 位 通 道 16 個 數 位 通 道 RF 通 道 1 頻 率 範 圍 50 KHz 3 GHz 50 KHz 6 GHz 即 時 擷 取 頻 寬 1 GHz 超 寬 擷 取 頻 寬 頻 距 1 KHz 3/6 GHz,1 2 5 順 序 解 析 頻 寬 20 Hz 10 MHz, 順 序 參 考 位 準 -140 dbm +30 dbm,5 dbm 步 進 垂 直 量 程 1 db/div 20 db/div,1 2 5 順 序 垂 直 位 置 -10 divs +10 divs 垂 直 度 量 單 位 dbm dbmv dbµv dbµw dbma dbµa 50 KHz 5 MHz:<-130 dbm/hz (<-134 dbm/hz 典 型 值 ) 顯 示 的 平 均 雜 訊 位 準 5 MHz 3 GHz:<-148 dbm/hz (<-152 dbm/hz 典 型 值 ) (DANL) 3 GHz 6 GHz:<-140 dbm/hz (<-143 dbm/hz 典 型 值 ) 寄 生 訊 號 響 應 二 階 和 三 階 諧 波 失 真 (>30MHz) <-55 dbc (<-60 dbc 典 型 值 ) 二 階 互 調 失 真 <-55 dbc (<-60 dbc 典 型 值 ) 三 階 互 調 失 真 <-60 dbc (<-63 dbc 典 型 值 ) 其 他 模 數 轉 換 寄 生 訊 號 <-55 dbc (<-60 dbc 典 型 值 ) 映 像 和 IF 抑 制 <-50 dbc (<-55 dbc 典 型 值 ) 殘 餘 響 應 <-78 dbm 示 波 器 通 道 至 RF 通 道 串 音 1 GHz 輸 入 頻 率 : 從 參 考 位 準 <-68 db >1 GHz 2 GHz 輸 入 頻 率 : 從 參 考 位 準 <-48 db 10 KHz:<-90 dbc/hz <-95 dbc/hz ( 典 型 值 ) 2 GHz CW 時 相 位 雜 訊 100 KHz:<-95 dbc/hz <-98 dbc/hz ( 典 型 值 ) 1 MHz:<-113 dbc/hz <-118 dbc/hz ( 典 型 值 ) 位 準 量 測 不 確 定 性 (+10 dbm -50 dbm 輸 入 位 準 ) 20 C 30 C :< ± 1 db (<± 0.5 db 典 型 值 ) 超 出 工 作 範 圍 時 :<± 1.5 db 殘 餘 FM 100 ms 中 100Hz 峰 峰 值 最 大 工 作 輸 入 位 準 平 均 連 續 功 率 +30 dbm (1 W) 損 壞 前 最 大 DC 電 壓 ±40 V DC 損 壞 前 最 大 功 率 (CW) +33 dbm (2 W) 損 壞 前 最 大 功 率 ( 脈 衝 ) +45 dbm (32 W) (<10 µs 脈 衝 寬 度 <1% 工 作 週 期 +10 dbm 參 考 位 準 ) 功 率 位 準 觸 發 頻 率 範 圍 1 MHz 3 GHz 1 MHz 6 GHz 振 幅 範 圍 +30 dbm -40 dbm 極 限 CF 1 MHz 3.25 GHz: 從 參 考 位 準 -35 db CF >3.25 GHz: 從 參 考 位 準 -15 db 最 小 脈 衝 時 間 周 期 10 µs 開 點 時 間,10 µs 最 小 穩 定 閉 點 時 間 RF 至 類 比 通 道 偏 移 <5 ns 頻 域 軌 跡 類 型 一 般 平 均 最 大 保 持 最 小 保 持 時 域 軌 跡 類 型 振 幅 隨 時 間 變 化 頻 率 隨 時 間 變 化 相 位 隨 時 間 變 化 偵 測 方 式 +Peak -Peak Average Sample 自 動 標 記 根 據 使 用 者 可 調 整 臨 界 值 和 漂 移 值 確 定 1-11 個 峰 值 手 動 標 記 兩 個 手 動 標 記, 指 示 頻 率 振 幅 雜 訊 密 度 和 相 位 雜 訊 標 記 讀 數 絕 對 值 或 相 對 值 * 所 有 MDO4000 系 列 示 波 器 效 能 與 功 能 和 MDO4000B 完 全 相 同, 除 同 時 使 用 3/4 通 道 時, 其 取 樣 率 為 2.5 GS/s 多 個 真 正 的 業 界 第 一 業 界 首 創 整 合 頻 譜 分 析 儀 的 示 波 器 業 界 首 創 整 合 的 類 比 數 位 RF 擷 取 系 統 業 界 首 創 實 現 頻 譜 分 析 時 間 業 界 首 創 實 現 最 高 達 3 GHz 的 擷 取 頻 寬 業 界 首 創 擁 有 綜 合 RF 觸 發 業 界 首 創 擁 有 自 動 RF 標 記 業 界 首 創 提 供 電 流 電 壓 差 動 RF 探 棒 建 議 探 棒 Tektronix 提 供 100 多 種 不 同 的 探 棒, 可 以 滿 足 您 的 不 同 應 用 需 求 如 需 瞭 解 Tektronix 提 供 的 完 整 的 探 棒 清 單, 請 造 訪 探 棒 說 明 TPP0500:500 MHz,10 X TekVPI 被 動 式 電 壓 探 棒,3.9 pf 輸 入 電 容 TPP0502:500 MHz,2 X TekVPI 被 動 式 電 壓 探 棒, 3.9 pf 輸 入 電 容 TPP0850:2.5 kv,800 MHz,50 X TekVPI 被 動 式 高 壓 探 棒 TPP1000:1 GHz,10 X TekVPI 被 動 式 電 壓 探 棒, 3.9 pf 輸 入 電 容 TAP1500:1.5 GHz TekVPI 主 動 式 單 端 電 壓 探 棒 TAP2500:2.5 GHz TekVPI 主 動 式 單 端 電 壓 探 棒 TAP3500:3.5 GHz TekVPI 主 動 式 單 端 電 壓 探 棒 TDP0500:500 MHz TekVPI 差 動 式 電 壓 探 棒, ± 42 V 差 動 輸 入 電 壓 TDP1000:1 GHz TekVPI 差 動 式 電 壓 探 棒,± 42 V 差 動 輸 入 電 壓 TDP1500:1.5 GHz TekVPI 差 動 式 電 壓 探 棒,± 8.5 V 差 動 輸 入 電 壓 TDP3500:3.5 GHz TekVPI 差 動 式 電 壓 探 棒,± 2 V 差 動 輸 入 電 壓 TCP0030:120 MHz TekVPI 30 A AC/DC 電 流 探 棒 TCP0150:20 MHz TekVPI 150 A AC/DC 電 流 探 棒 P5200A:1.3 kv,50 MHz 高 壓 差 動 探 棒 TMDP0200:750V 200MHz TekVPI 高 壓 差 動 探 棒 THDP0200:1500V 200MHz TekVPI 高 壓 差 動 探 棒 THDP0100:6000V 100MHz TekVPI 高 壓 差 動 探 棒 P5100A:2.5 KV,100 X 高 壓 被 動 式 探 棒 建 議 配 件 探 棒 說 明 成 套 近 場 探 棒,100 KHz 1 GHz 軟 單 極 天 線 TPA-N-VPI N 至 TekVPI 轉 接 器 xx 維 修 手 冊 ( 僅 英 文 版 ) SIGEXPTE NI LabVIEW SignalExpress Tektronix 版 軟 體 ( 完 整 版 ) FPGAView-xx MSO 支 援 Altera 和 Xilinx FPGA TPA-BNC TekVPI 至 TekProbe BNC 轉 接 器 TEK-USB-488 GPIB 至 USB 轉 接 器 ACD4000B 軟 質 提 袋 HCTEK54 硬 殼 提 箱 ( 需 要 ACD4000B) RMD5000 機 架 安 裝 套 件 TEK-DPG 偏 移 校 正 脈 衝 產 生 器 xx 偏 移 校 正 夾 具 3 年 保 固, 包 括 所 有 零 件 和 人 工 費 用, 不 包 括 探 棒 MDO4000 系 列 混 合 域 示 波 器 197

198 DMM4000 系 列 數 位 萬 用 電 錶 來 自 Tektronix 的 數 位 萬 用 電 錶, 精 量 測 大 儲 存 詳 分 析 桌 上 型 量 測 儀 器 系 列 詳 細 介 紹 示 波 器 萬 用 電 錶 計 頻 器 電 源 供 應 器 訊 號 產 生 器 等 桌 上 型 系 列 儀 器 已 相 繼 出 現 一 個 又 一 個 新 產 品 在 一 台 多 功 能 儀 器 中 實 現 多 種 不 同 的 功 能, 有 助 於 減 少 除 錯 時 間 隨 附 SignalExpress 軟 體, 讓 PC 連 線 儀 器 可 以 集 中 管 理 整 個 檢 測 標 準 產 品 特 色 使 用 DMM4000 系 列 萬 用 電 錶 的 理 由 DMM4000 系 列 數 位 萬 用 電 錶, 提 供 最 高 6.5 位 解 析 度, 讓 您 可 以 準 確 進 行 電 壓 電 流 電 阻 頻 率 週 期 電 容 和 溫 度 量 測 您 還 可 以 監 控 和 記 錄 量 測 指 標 在 量 測 期 間 的 變 化 或 環 境 範 圍, 查 看 統 計 值, 瞭 解 電 路 效 能 如 何 變 化 此 外, 專 用 前 面 板 按 鈕 可 以 快 速 存 取 常 用 功 能 和 參 數, 縮 短 設 定 時 間 Tektronix 數 位 萬 用 電 錶 可 為 最 嚴 苛 的 量 測 提 供 多 功 能 工 具 和 準 確 度 DMM4000 系 列 的 不 同 之 處 不 要 錯 過 這 三 點 千 萬 不 要 錯 過 您 可 以 做 什 麼? 分 析 模 式 管 理 軟 體 USB 儲 存 器 埠 TrendPlot TM 直 方 圖, 以 及 統 計 量 測 和 分 析 (DMM4040 DMM4050 型 號 ) NI LabVIEW SignalExpress TM Tektronix 版 軟 體 Tektronix 標 準 配 備 的 基 本 版 本 前 面 板 USB 埠 可 以 更 容 易 地 儲 存 資 料 和 設 定 (DMM4040 DMM4050 型 號 ) 繪 製 量 測 趨 勢, 以 圖 形 方 式 確 定 漂 移 程 度 和 間 歇 性 事 件 作 為 直 方 圖 查 看 結 果, 發 現 穩 定 性 或 雜 訊 問 題 查 看 多 個 統 計 值, 如 平 均 值 最 小 值 最 大 值 和 標 準 偏 差, 瞭 解 訊 號 如 何 變 化 使 用 多 個 介 面 埠 量 測 資 料 記 錄 從 一 組 測 試 探 棒, 量 測 同 一 訊 號 的 兩 個 不 同 參 數 複 雜 的 自 動 化 量 測 和 還 原 過 程 使 用 前 面 板 埠 資 料 和 使 用 者 設 定 可 直 接 記 錄 到 USB 隨 身 碟 TrendPlot TM 有 豐 富 的 分 析 功 能 使 用 SignalExpress 軟 體, 從 一 個 軟 體 環 境 內 部 連 接 和 控 制 多 台 儀 器 前 面 板 USB 主 機 埠 高 效 能 的 資 料 儲 存 SignalExpress 還 擁 有 專 業 的 版 本 自 動 量 測, 完 整 分 析, 易 於 報 告 NI LabVIEW SignalExpress TM 版 軟 體 內 建 功 能 超 過 200 項 : 時 間 和 頻 域 擴 充 分 析 量 測 發 展 趨 勢 自 動 掃 描 功 能 極 限 測 試 資 料 記 錄 直 覺 的 拖 放 介 面 可 自 訂 圖 表 USB 隨 插 即 用 PC 連 接 198

199 第 五 章 : 其 他 Tektronix 測 試 儀 器 方 案 介 紹 寬 度 :217mm 高 度 :88mm 厚 度 :297mm 重 量 : 約 2.21 公 斤 (DMM4020 型 號 ), 約 3.6 公 斤 (DMM4040/4050 型 號 ) DMM4020 型 號 : 5.5 位 解 析 度 高 達 0.015% 的 基 本 VDC 準 確 度 (1 年 ) 真 實 有 效 的 數 值 交 換 量 測 頻 率 範 圍 :20Hz 1MHz 六 個 設 定 按 鈕 極 限 比 較 模 式, 指 定 測 試 合 格 / 不 合 格 DMM4040/4050 型 號 : 6.5 位 解 析 度 高 達 % 的 基 本 VDC 準 確 度 (4050 型 號, 1 年 ) 真 實 有 效 的 數 值 交 換 頻 率 週 期 整 合 量 測 電 容 和 溫 度 整 合 量 測 (4050 型 號 ) Trendplot TM 無 紙 化 記 錄 器 模 式 直 方 圖 模 式 統 計 模 式 USB 主 機 前 面 板 埠 基 本 規 格 DMM4020 DMM4040 DMM4050 解 析 度 5.5 位 6.5 位 6.5 位 基 本 VDC 準 確 度 % % % 建 議 要 點 專 用 DC 洩 漏 電 流 量 測 (4020 型 號 ) 詳 細 規 格 DMM4020 DMM4040 DMM4050 輸 入 2 x 4 歐 姆 4 線 量 測 技 術 前 面 板 正 面 和 背 面 直 流 電 壓 輸 入 範 圍 200mV 1000V 100mV 1000V 最 大 輸 入 電 壓 1000V 1000V 最 大 解 析 度 1µV 100nV 交 流 電 壓 輸 入 範 圍 200mV 750V 100mV 1000V 最 大 輸 入 電 壓 750Vrms 1000Vrms 最 大 解 析 度 1µV 100nV 輸 入 範 圍 電 阻 200Ω 100MΩ 10Ω 1.0GΩ 最 大 解 析 度 0.001Ω 10µΩ 直 流 電 流 輸 入 範 圍 200µA 10A 100µA 10A 最 大 解 析 度 1nA 100pA 交 流 電 流 輸 入 範 圍 20mA 10A 100µA 10A 最 大 解 析 度 0.1µA 100pA 量 測 項 目 交 流 電 壓 直 流 電 壓 直 流 電 流 交 流 電 流 電 阻 連 續 性 二 極 體 頻 率 擴 充 量 測 週 期 週 期 電 容 溫 度 數 學 函 數 Null dbm db Min Max Null dbm db Min Max Avg Std Dev mx+b 分 析 能 力 上 限 比 較 界 限 比 較 趨 勢 圖 柱 狀 圖 統 計 顯 示 雙 ( 號 ) 雙 ( 數 字 / 圖 ) 外 部 儲 存 裝 置 USB 控 制 埠 後 面 板 RS-232 快 速 連 接 PC ( 標 準 配 備 一 條 USB 到 RS-232 後 面 板 RS-232 LAN 和 GPIB, 快 速 連 接 PC ( 標 準 配 備 一 條 USB 到 RS-232 介 面 轉 接 器 纜 線 ) 介 面 轉 接 器 纜 線 ) 最 大 外 部 量 測 速 度 隨 附 軟 體 NI LabVIEW SignalExpress TM Tektronix 版 軟 體 ( 基 礎 版 ) 前 面 板 USB 主 機 埠 高 效 率 資 料 儲 存 DMM4040/4050 配 備 TrendPlot TM, 有 豐 富 的 解 析 功 能 配 件 : XX (TL710) 測 試 線 組 x 1 備 用 保 險 絲 安 全 性 / 手 動 安 裝 RS-232 的 USB 轉 接 器 纜 線 NI LabVIEW SignalExpress TM Tektronix 版 軟 體 ( 基 礎 版 ) 電 源 線 校 驗 規 格 聲 明 建 議 配 件 xx 測 試 線 組 (TL710) TL V 電 組 量 測 用 的 2 x 4 歐 姆 導 線 TL725 2 x 4 歐 姆 導 線 表 面 貼 裝 裝 置 TP Ω RTD 溫 度 探 棒 ( 只 適 用 於 4050 型 號 ) SIGEXPET NI LabVIEW SignalExpress TM Tektronix 版 軟 體 ( 專 業 版 ) HCTEK4321 儀 器 硬 殼 提 箱 ( 建 議 搭 配 儀 器 軟 質 提 袋 使 用 ) ACD4000 儀 器 軟 質 提 袋 RMU2U 機 架 安 裝 套 件 3 年 保 固, 包 括 所 有 零 件 和 人 工 費 用, 不 包 括 探 棒 一 系 列 功 能, 以 滿 足 您 的 需 要! 請 參 閱 DMM4000 技 術 系 列 叢 書, 以 瞭 解 最 全 面 的 功 能 Raretara 擷 取 小 的 漏 電 流 DMM4000 使 您 衡 量 自 己 的 電 平 電 路 的 穩 定 性 將 是 隨 著 時 間 的 推 移 DMM4000 可 將 此 一 趨 勢 記 錄 下 來 可 更 輕 鬆 準 確 地 量 測 電 阻 如 用 DMM4000 可 以 將 量 測 誤 差 降 至 最 小 Raretara 的 統 計 輸 出 功 率 穩 定 DMM4000 的 統 計 資 料 功 能 令 人 感 到 驚 訝 DMM4000 系 列 數 位 萬 用 電 錶 199