是德科技 DSOX3PWR/DSOX4PWR/DSOX6PWR 功率测量选件 技术资料 用于 InfiniiVision 3000 4000 和 6000 X 系列示波器
02 Keysight DSOX3PWR/DSOX4PWR/DSOX6PWR 功率测量选件 - 技术资料 对开关式电源和线性电源特性进行经济有效的分析 目前的电源设计人员在开发高效率 低成本电源的过程中面临着越来越多的限制 过去, 设计人员的主要目标是经济高效的解决方案 而现在, 不断上涨的能源成本使电源效率倍受关注 此外, 例如设计紧凑性 向数字控制技术的过渡 更严格的电压容限和电力质量管理规定以及 EMI 规定等方面的限制都迫切要求进行快速 全面的电源测试 日益增加的设计限制使目 前的电源设计人员必须花费更多的时间进行功率设备的测量和分析 尽管在最近几年中, 许多示波器的分析能力都有所提高, 但是, 设计人员手动执行测量和分析的现象仍屡见不鲜 这些测量通常都需要大量的时间来进行捕获 分析和报告 是德科技 DSOX3PWR DSOX4PWR 和 DSOX6PWR 是集成于 InfiniiVision 3000 4000 和 6000 X 系列示波器的功率测量和分析选件 这个嵌入式应用软件能够轻松 快速地分析开关和线性电源的可靠性 效率和性能 这些电源测量选件还包括基于 P C 的 U1881A-003 功率测量和分析软件的用户许可证, 能够更深入地分析您的电源测量 分析类型 测量 3000A 上的 DSOX3PWR 3000T 上的 DSOX3PWR DSOX4PWR DSOX6PWR 输入测量电能质量 : 实际功率 视在功率 无功功率 功率因数 波峰因子 (V&I) 相位角 1 谐波电流 浪涌电流 开关器件测量 2 开关损耗 动态导通电阻 (Rds) (on) Vce(sat) 斜率 (V&I) 3 调制分析 输出测量输出纹波 开机时间 关机时间 4 效率 瞬态响应稳定时间 频率响应测量电源抑制比 (PSRR) 5 控制环路响应 ( 伯德图量级 ) 5 其他 6 自动探针偏移校正 7 自动设置 注 : 1. A B C 和 D 产品类型基于 IEC 61000-3-2 标准表格或条形图以用户可选择的格式显示结果, 并自动显示合格 / 不合格颜色编码指示以及总体谐波失真 (THD) 2. 功率和能量损耗总是基于 V x I 或 Rds(on) 或 Vce(sat), 仅限于导电相 3. 占空比 脉宽 频率 周期等 / 时间趋势图 4. 用户可选择的测量, 交流至直流, 直流至交流, 交流至交流, 直流至直流 5. 使用示波器内置的波形发生器 不需要 WaveGen 选件 6. 需要 U1880A 探头偏移校正夹具 7. 用连接图为所有重复输入的信号测量进行自动设置 对所有的单次测量包括开机 / 关机时间 浪涌电流和瞬态响应进行逐步说明
03 Keysight DSOX3PWR/DSOX4PWR/DSOX6PWR 功率测量选件 - 技术资料 功率器件分析 电源的开关损耗决定其效率 您可以在一个指定的开关周期内轻松表征开关设备的瞬时功率损耗和传导功率损耗 为了确定电源的效率, 必须测量动态负载变化过程中的功率损耗 通过测量开关损耗和传导功率损耗, 您可以表征开关电源的瞬时功耗 定位峰值开关损耗有助于您分析电源的可靠性 di/dt 和 dv/dt 表示电流和电压的切换速率 这有助于您进行深入分析, 进而确保开关模式电源的可靠运行 图 1. 通过测量开关损耗和传导功率损耗, 您可以表征开关电源的瞬时功耗 线路功率分析 电源设计人员需要对线路功率进行表征, 确定在不同电源工作条件下的电力质量 谐波和传导发射 一些隐含的测量包括实际功率 视在功率 无功功率和波峰因数, 以及与 IEC 61000-3-2(A B C D 类 ) 等标准相关的谐波的图形显示 通过使用现有的探头和功率测量选件, 您可以测量导电线路的谐波 同时, 线路功率分析还包括浪涌电流测量, 可显示首次打开电源时浪涌电流的峰值 图 2. 根据 IEC 61000 3-2 标准执行预先一致性线路谐波测试 此屏幕显示了多达 40 个谐波 图 3. 首次打开电源时, 通过浪涌电流分析可测量电源的浪涌电流峰值
04 Keysight DSOX3PWR/DSOX4PWR/DSOX6PWR 功率测量选件 - 技术资料 电源质量分析 电源质量分析可显示交流输入线路的质量 部分交流电流可在不提供能量的情况下流入或流出负载 此类电流称为无功电流或谐波电流, 能够产生高于实际功耗的 视在 功率 功率质量通过以下测量进行衡量 : 功率因数 视在功率 有效功率 无功功率 波峰因数 电流的相位角以及交流线路的电压 图 4. 电源测量选件提供以下电源质量测量的结果表格 : 功率因数 有效功率 视在功率 无功功率 波峰因数和相位角 调制分析 调制分析使设计人员可以快速查看 PWM 信号打开时和关闭时的信息, 因为信息带宽比脉冲开关频率小得多, 所以很难观测这些信息 绘制 PWM 信号在一段较长时间内打开或关闭时的内嵌变量图形, 可以显示反馈环路系统的控制环路响应 此测量通过以下方式反映采集波形开关变化的数据趋势 : 频率 / 时间 周期 / 时间 占空比 / 时间 正脉冲宽度 / 时间 负脉冲宽度 / 时间 图 5. 绘制 PWM 信号在一段较长时间内打开或关闭时的内嵌变量图形, 可以显示反馈环路系统的控制环路响应 输出分析 输出分析能够表征输出直流电压的波动成分 ( 电线或者开关 ) 波纹是叠加在电源直流输出的残余交流成分 线路频率和开关频率都可能产生波动 此测量将分析输出电压波动并显示峰峰值和捕获信号的频率响应 图 6. 输出分析能够表征输出直流电压的波动成分 ( 电线或者开关 )
05 Keysight DSOX3PWR/DSOX4PWR/DSOX6PWR 功率测量选件 - 技术资料 开机 / 关机时间分析 此分析模块将测量施加输入电压后电源输出电压变成稳定状态所用的时间 ( 打开时间 ), 以及移除输入电压之后电源输出电压关闭所用的时间 ( 关闭时间 ) 图 7. 开机时间分析测量了施加输入电压后电源输出电压变成稳定状态所用的时间 瞬时响应分析 电源很可能遇到瞬时情况 ( 例如打开和关闭瞬时 ) 以及输出负载和线路输入电压的突然变化 这些情况引出了一个关键的电源 负载瞬时响应技术指标 : 此分析模块将测量直流输出的负载瞬时响应, 即负载变化时直流输出变成稳定状态所用的时间 图 8. 此分析模块测量了直流输出的负载瞬时响应, 即负载变化时直流输出变成稳定状态所用的时间 效能分析 通过测量输出功率和输入功率的比值, 效率分析能够测试电源的整体效率 鉴于要测量输入电压 输入电流 输出电压和输出电流, 因而该分析模块需要使用一台 4 通道示波器 图 9. 效率分析能够测试电源的整体效率
06 Keysight DSOX3PWR/DSOX4PWR/DSOX6PWR 功率测量选件 - 技术资料 PSRR( 电源抑制比 ) 调制电源 输入 LDO 输出 通常使用昂贵且配有直流偏置端口的分析仪 ( 例如 Keysight ENA 负载 网络分析仪 ) 表征一定频率范围内的 PSRR DSOX3PWR/DSOX4PWR/DSOX6PWR 选件利用 InfiniiVision 内 置 WaveGen BNC 输出生成扫频, 从而简化了单机测试流程并 大幅降低了测试成本 波形发生器 图 10. PSRR 定义为在宽频率范围内输入纹波与输出纹波的比值, 以 db 为单位 PSRR 定义为在宽频率范围内输入纹波与输出纹波的比值, 以 db 为单位 PSRR 的基本方程式为 : 输入纹波 (V in ) PSRR = 20 log 输出纹波 (V out ) PSRR 的测量方法有很多种 需要注意的一点是, 相比网络分析仪, 示波器具有较高的本底噪声和较低的垂直灵敏度, 因此很难测量高于 -60 db 的 PSRR 当现场检测被测电源的 PSRR 整体特性时, 可以使用示波器和集成发生器 当测试大负载条件下的 PSRR 时, 推荐使用调制电源为电源输入供电 图 11. PSRR 衡量了电路如何抑制在不同频率下电源输入的纹波
07 Keysight DSOX3PWR/DSOX4PWR/DSOX6PWR 功率测量选件 - 技术资料 控制环路响应 ( 波特图 ) 如图 2 所示, 电源实际上是一个具有负反馈控制环路的放大器 因此, 尽管您可能把电源当成直流放大器, 但它实际上会放大交流分量, 以便对输出条件的改变 ( 例如负载变化 ) 做出反应 执行控制环路响应测试要求您把一个频段上的错误信号注入到控制环路的反馈路径中 在此图中,R1 和 R2 的电阻分压器网络就是反馈路径 要注入错误信号, 必须在反馈环路中插入小电阻器 此原理图所示的 5 Ω 注入电阻器与 R1 和 R2 的串联阻抗相比微不足道 因此您可以考虑在测试中一直使用这个低值注入电阻器 (Rinj) 的设计 此外, 测试还需要应用 Picotest J2101A 等注入变压器以隔离交流分布信号, 但不会影响任何直流偏置 在本例中, 测量系统由一台 InfiniiVision X 系列示波器及其内置的 WaveGen 函数 / 任意波形发生器构成, 能够在反馈网络的顶层以及电源的额定直流输出 (Vout) 处测量交流电压 随后, 示波器会计算扫描频段内每个频率上的增益 (20Log(Vout/Vin)) 同时还测量 Vin 与 Vout 的相位差 示波器 通道 1 通道 2 调制器 图 12. 用于控制环路响应测试的电源闭环反馈网络和示波器连接
08 Keysight DSOX3PWR/DSOX4PWR/DSOX6PWR 功率测量选件 - 技术资料 图 4 为使用 InfiniiVision X 系列示波器测量控制环路响应增益图的结果 测试的扫描频 率为 100 Hz 至 10 MHz 扫描测量结束时, 在大约 6.6 khz 处测得 0 db 交叉点 图 13. 使用 InfiniiVision X 系列示波器获得的控制环路响应增益测量结果 在增益测试结束后, 还可以找到并查看相位图 ( 一般不显示 ), 以测量相位增益 不 过, 为了测量每个测试频率上的相位,Vin 和 Vout 的幅度必须超过大约 1 mvpp
09 Keysight DSOX3PWR/DSOX4PWR/DSOX6PWR 功率测量选件 - 技术资料 使用 U1880A 偏移校正夹具对探头进行偏移校正 由于每个特定的电压和电流探头具有不同的传播时延, 因此电 压和电流探头之间的定时时延误差会对功率测量产生极大的影 响 为了执行精确的功率测量和计算, 必须使用称为 偏移校 正 的程序来均衡电压和电流探头之间的时延, 这一点极其重 要 这个步骤非常重要, 因为电压和电流轨迹计时一旦差之毫 厘, 瞬时功率读数就可能谬之千里 通过在测量功率前执行探 头偏移校正, 您可以确保最精确的测量 Keysight U1880A 偏移校正夹具使您可以快速偏移校正电压和电流探头, 实现更精确的电源效率测量 Keysight U1880A 偏移校正夹具可生成内置电压和电流测试信号, 支持您使用多种电压和电流探头探测相同的电气点 您只需点击其中一种功率测量设置, 夹具即可自动执行偏移校正并将偏移校正值保存到功率测量应用软件中, 当您下一次启动功率测量应用软件时, 便可使用已保存的偏移校正值或再次执行偏移校正 图 14. 为了执行精确的功率测量和计算, 必须校正电压和电流探头之间的时延, 这一点极其重要 图 15. Keysight U1880A 偏移校正夹具使您可以快速偏移校正电压和电流探头, 实现更精确的电源效率测量
10 Keysight DSOX3PWR/DSOX4PWR/DSOX6PWR 功率测量选件 - 技术资料 订购信息 注 * 如欲了解用于 InfiniiVision 示波器的 U1881A 基于 PC 的功率测量应用软件的详细信息, 请参见 U1881A 技术资料 (5989-7835EN) 产品型号 说明 DSOX3PWR 集成到 3000X 系列的功率测量软件 ( 同时包括 U1881A 基于 PC 的功率测量和分析 * 软件许可证 ) DSOX4PWR 集成到 4000X 系列的功率测量软件 ( 同时包括 U1881A 基于 PC 的功率测量和分析软件许可证 ) DSOX6PWR 集成到 6000X 系列的功率测量软件 ( 同时包括 U1881A 基于 PC 的功率测量和分析软件许可证 ) U1880A 用于电压和电流探头偏移校正的偏移校正夹具 推荐的探头和附件 如欲了解有关是德科技示波器探头和附件的更多信息, 请访问 : www.keysight.com/find/probes. 推荐的探头交流 / 直流电流探头 ( 一个或多个是德科技电流探头 ) 1147B N2893B N2780B N2781B N2782B N2783B 差分探头 N2790A N2791A N2804A N2805A N2891A 50 MHz, 15 A 交流 / 直流电流探头, 带有 AutoProbe 接口 100 MHz, 15 A 交流 / 直流电流探头, 带有 AutoProbe 接口 2 MHz, 500 A 交流 / 直流电流探头 ( 需要 N2779A 电源 ) 2 MHz, 150 A 交流 / 直流电流探头 ( 需要 N2779A 电源 ) 2 MHz, 30 A 交流 / 直流电流探头 ( 需要 N2779A 电源 ) 2 MHz, 30 A 交流 / 直流电流探头 ( 需要 N2779A 电源 ) 100 MHz, ± 1.4 kv 差分探头 25 MHz, ± 700 V 差分探头 300 MHz, ± 300 V 差分探头 200 MHz, ± 100 V 差分探头 70 MHz, ± 7 kv 差分探头 无源探头 ( 用于测量输出噪声和 PSRR) N2870A N2804A 1:1 35 MHz 无源探头 2.5 mm 探针至 PCB 适配器
11 Keysight DSOX3PWR/DSOX4PWR/DSOX6PWR 功率测量选件 - 技术资料 是德科技示波器 从 20 MHz 至 >90 GHz 的多种型号 业界领先的技术指标 功能强大的应用软件
12 Keysight DSOX3PWR/DSOX4PWR/DSOX6PWR 功率测量选件 - 技术资料 mykeysight www.keysight.com/find/mykeysight 个性化视图为您提供最适合自己的信息! www.axiestandard.org AdvancedTCA Extensions for Instrumentation and Test (AXIe) 是基于 AdvancedTCA 标准的一种开放标准, 将 AdvancedTCA 标准扩展到通用测试半导体测试领域 是德科技是 AXIe 联盟的创始成员 www.lxistandard.org 局域网扩展仪器 (LXI) 将以太网和 Web 网络的强大优势引入测试系统中 是德科技是 LXI 联盟的创始成员 www.pxisa.org PCI 扩展仪器 (PXI) 模块化仪器提供坚固耐用 基于 PC 的高性能测量与自动化系统 3 年保修是德科技卓越的产品可靠性和广泛的 3 年保修服务完美结合, 从另一途径帮助您实现业务目标 : 增强测量信心 降低拥有成本 增强操作方便性 是德科技保证方案 www.keysight.com/find/assuranceplans 5 年的周密保护以及持续的巨大预算投入, 可确保您的仪器符合规范要求, 精确的测量让您可以继续高枕无忧 www.keysight.com/go/quality Keysight Technologies, Inc. DEKRA Certified ISO 9001:2008 Quality Management System 是德科技渠道合作伙伴 www.keysight.com/find/channelpartners 黄金搭档 : 是德科技的专业测量技术和丰富产品与渠道合作伙伴的便捷供货渠道完美结合 如欲获得是德科技的产品 应用和服务信息, 请与是德科技联系 如欲获得完整的产品列表, 请访问 : www.keysight.com/find/contactus 是德科技客户服务热线热线电话 : 800-810-0189 400-810-0189 热线传真 : 800-820-2816 400-820-3863 电子邮件 : tm_asia@keysight.com 是德科技 ( 中国 ) 有限公司北京市朝阳区望京北路 3 号是德科技大厦电话 : 86 010 64396888 传真 : 86 010 64390156 邮编 : 100102 是德科技 ( 成都 ) 有限公司成都市高新区南部园区天府四街 116 号电话 : 86 28 83108888 传真 : 86 28 85330931 邮编 : 610041 是德科技香港有限公司香港北角电器道 169 号康宏汇 25 楼电话 : 852 31977777 传真 : 852 25069233 上海分公司上海市虹口区四川北路 1350 号利通广场 19 楼电话 : 86 21 26102888 传真 : 86 21 26102688 邮编 : 200080 深圳分公司深圳市福田区福华一路 6 号免税商务大厦裙楼东 3 层 3B-8 单元电话 : 86 755 83079588 传真 : 86 755 82763181 邮编 : 518048 广州分公司广州市天河区黄埔大道西 76 号富力盈隆广场 1307 室电话 : 86 20 38390680 传真 : 86 20 38390712 邮编 : 510623 西安办事处西安市碑林区南关正街 88 号长安国际大厦 D 座 501 电话 : 86 29 88861357 传真 : 86 29 88861355 邮编 : 710068 南京办事处南京市鼓楼区汉中路 2 号金陵饭店亚太商务楼 8 层电话 : 86 25 66102588 传真 : 86 25 66102641 邮编 : 210005 苏州办事处苏州市工业园区苏华路一号世纪金融大厦 1611 室电话 : 86 512 62532023 传真 : 86 512 62887307 邮编 : 215021 武汉办事处武汉市武昌区中南路 99 号武汉保利广场 18 楼 A 座电话 : 86 27 87119188 传真 : 86 27 87119177 邮编 : 430071 上海 MSD 办事处上海市虹口区欧阳路 196 号 26 号楼一楼 J+H 单元电话 : 86 21 26102888 传真 : 86 21 26102688 邮编 : 200083 本文中的产品指标和说明可不经通知而更改 Keysight Technologies, 2015 Published in USA, May 21, 2015 出版号 : 5990-8869CHCN www.keysight.com