從傳統(tǒng)的模擬型電源到高效的開關電源，電源的種類和大小千差萬別。它們都要面對復雜、動態(tài)的工作環(huán)境。設備負載和需求可能在瞬間發(fā)生很大變化。即使是日常使用的開關電源，也要能夠承受遠遠超過其平均工作電平的瞬間峰值。設計電源或系統(tǒng)中要使用電源的工程師需要了解在靜態(tài)條件以及最差條件下電源的工作情況。

了解這些影響的一個關鍵參數(shù)是在開關過程中發(fā)生的功率損耗。理想情況下，開關器件打開(on)和關閉(off)是沒有損耗的。實際情況是：在從“off”狀態(tài)轉換到“on”狀態(tài)的過程中，電源會發(fā)生較高的功率損耗；而開關設備處于“on”或“off”狀態(tài)時的功率損耗較低，因為流過設備的電流或加在設備上的電壓相當小。

過去，要描述電源的行為特征，就意味著要使用數(shù)字萬用表測量靜態(tài)電流和電壓，并用計算器或PC 進行艱苦的計算。今天，大多數(shù)工程師轉而將示波器作為他們的首選電源測量平臺?，F(xiàn)代示波器可以配備集成電源測量和分析軟件，簡化了設置，并使得動態(tài)測量更為容易。用戶可以定制關鍵參數(shù)、自動計算，并能在數(shù)秒鐘內看到結果，而不只是原始數(shù)據(jù)。

精確測量功率損耗的測試設置

圖1是開關電源簡化的電路圖。由40 kHz 時鐘驅動的MOSFET控制著電流。圖1中的MOSFET沒有連接到AC市電接地或電路輸出接地上，因此使用示波器進行簡單的參考接地電壓測量有可能是行不通的，因為把探頭的地線連接到任何MOSFET端子上有可能會使通過示波器接地的該點短路。這時借助差分電壓探頭是個比較好的方案。

圖1 開關電源簡化的電路圖

進行差分測量是測量MOSFET電壓波形的最佳途徑。通過差分測量，可以測量漏極到源極電壓 (VDS)，其可能會位于幾十伏到幾百伏的電壓頂部，具體取決于電源范圍。

在開關電源中進行任何功率損耗測量前，非常重要的一點是同步電壓信號和電流信號，消除傳輸延遲，這一過程稱為“偏移校正”。傳統(tǒng)方法要求計算電壓信號和電流信號之間的偏移，然后使用示波器的偏移校正范圍手動調節(jié)偏移。但是，這種方法耗時非常長。通過使用配備偏移校正夾具和相關軟件可以非常簡便的進行校正操作。

計算開關管上的開關功率損耗

要計算開關管上的開關功率損耗，就必須要辨別開關管上的開關過程和導通過程。只有識別出具體的開關過程，才能準確的計算。一個典型的開關管開關波形如下圖2所示。

圖2 開關管開關時波形

大部分功率和能量損耗出現(xiàn)在開關管開關過程，即開關管打開和關閉期間。切換過程中，開關管達到和退出飽和，并短暫地表現(xiàn)出線性特性。開關管導通時也會產(chǎn)生功率和能量損耗。此時，電壓為開關管最小飽和電壓，并產(chǎn)生電流。非導通狀態(tài)時的損耗通常微不足道，理論上可視為零。通過使用相關的軟件，配合示波器可以自動測量一個開關周期的損耗。如圖3所示。

圖3 軟件計算開關功耗

在非導通狀態(tài)，電流非常的小，幾乎接近于0。在導通狀態(tài)，電壓非常小，由于示波器的垂直分辨率的原因，導致可能捕獲的到的信號不準確，因為非導通狀態(tài)下，電壓值可以為幾百伏，為了采集到這么高的電壓，垂直每格分辨率可能到幾十到幾百V/div，而此時導通狀態(tài)下，電壓可能就幾十毫伏。

ZDS2000系列標配的電源分析軟件為您提供了一個有效的解決辦法，您可以把設備技術數(shù)據(jù)中的RDSON或VCEsat值輸入，如果被測電壓位于示波器的靈敏度范圍內，使用采集的數(shù)據(jù)進行計算，否則使用用戶輸入的數(shù)據(jù)來計算。