差分探頭可能有很小的電壓偏置。這個偏置可能會影響精度,應先消除這個偏置后再繼續(xù)測量。大多數(shù)差分電壓探頭有內(nèi)置DC偏置調(diào)節(jié)控制,因此去除偏置相對簡單
差分探頭可能有很小的電壓偏置。這個偏置可能會影響精度,應先消除這個偏置后再繼續(xù)測量。大多數(shù)差分電壓探頭有內(nèi)置DC偏置調(diào)節(jié)控制,因此去除偏置相對簡單。
類似的,必需先調(diào)節(jié)電流探頭上的偏置,然后才能進行測量。通過把DC電流清零到0A的中位數(shù)值或盡可能接近0A,可以調(diào)節(jié)電流探頭偏置。TekVPI探頭,如TCP0030AAC/DC電流探頭,內(nèi)置了自動 Degauss / AutoZero(消磁 / 自動清零)程序,只需按探頭補償盒上的按鈕,就可以完成操作,如圖3所示。
圖3. 泰克 TCP0030A AC/DC 電流探頭擁有 Degauss/AutoZero( 消磁 / 自動清零 ) 功能
對電流探頭消磁
消磁功能會消除變壓器磁芯中任何殘留的DC流量,這可能是由大量的輸入電流引起的。這種殘余流量會導致偏置誤差,應消除這種誤差,提高測量的準確度。
泰克TekVPI電流探頭提供了一個消磁警告指示燈,會警告用戶執(zhí)行消磁操作。消磁警告指示燈非常重要,因為電流探頭會隨著時間推移產(chǎn)生漂移,可能會明顯影響測量。
圖4. 許多電源拓撲要求在存在大的共模信號時測量小的差分電壓。例如,半橋開關電路上管的VGS和VDS通常會相對于地電平上下移動幾百或幾千伏的電壓。IsoVuTM隔離測量系統(tǒng)可以與4系列B MSO結(jié)合使用,提供超高共模抑制功能
解決寬禁帶測試挑戰(zhàn)
直到目前,半橋開關電路上管的開關測量幾乎都是不可能實現(xiàn)的。任何相對于開關節(jié)點的測量,包括高側(cè)VDS和經(jīng)過電流并聯(lián)裝置的電壓,都會遭受明顯共模電壓信號沖擊差分信號導致的失真。這個問題在寬禁帶器件中變得更加嚴重,比如GaN和SiC晶體管,因為開關頻率提高了,必須優(yōu)化全新設計。IsoVu探頭優(yōu)異的共模抑制功能以及高級功率測量和分析自動化功能,為優(yōu)化最新GaN和SiC設計提供了有效的解決方案。
輸入分析
工頻測量表征設計對輸入變化、設計吸收的電流和功率以及設計的工頻電流失真的反應。某些測量如功耗是關鍵指標。其他測量如功率因數(shù)和諧波,可能會有法規(guī)限制。
功率質(zhì)量測量
在4/5/6-PWR中,功率質(zhì)量測量是一套標準功率測量。它們通常在AC線路輸入上執(zhí)行,但也可以應用到器件的AC輸出上,如功率逆電器。這些測量包括:
■ 頻率
■ RMS電壓和電流
■ 波峰因數(shù)(電壓和電流)
■ 有功率、無功功率和視在功率
■ 功率因數(shù)和相位
通過使用差分探頭測量系統(tǒng)的工頻電壓,使用電流探頭測量系統(tǒng)的工頻電流,可以簡便地進行功率質(zhì)量測量。也可以使用相同的設置,來測量電流諧波。
圖5. 功率質(zhì)量測量繪制了豐富的AC線路圖畫。上方波形是工頻電壓,電流是紅色波形,瞬時功率是橙色波形。結(jié)果標簽(右上方)顯示了工頻特點摘要,上方區(qū)域的結(jié)果表可以激活,提供更詳細的數(shù)據(jù)和統(tǒng)計信息。
? 頻率:電壓波形的頻率,單位為Hz
? VRMS:顯示的電壓波形的均方根值
? IRMS:顯示的電流波形的均方根值
? 電壓波峰因數(shù):電壓的峰值幅度除以電壓的RMS值
? 電流波峰因數(shù):電流的峰值幅度除以電流的RMS值
? 有功率:測量的系統(tǒng)的實數(shù)功率,單位為瓦特(W)
? 無功功率:臨時存儲在電感或電容單元中的虛數(shù)功率,用Volt-Amperes-Reactive(VAR)表示
? 視在功率:測量的復合功率的絕對值,單位為伏安(VA)
? 功率因數(shù):有功率與視在功率之比
? 相位:有功率與視在功率之間的角度,單位為度
諧波
當非線性器件使流入電路的電流失真時,就會發(fā)生電流諧波。線性電路只在基礎工頻吸收電流,但非線性電路在基礎頻率的倍數(shù)上吸收電流,每個諧波有不同的幅度和相位。
在電流與諧波流經(jīng)配電系統(tǒng)的阻抗時,會產(chǎn)生電壓失真。熱量會在線纜和變壓器中積聚,在連接到電網(wǎng)的開關電源數(shù)量提高時,電網(wǎng)上的諧波失真也會提高。
因此,業(yè)內(nèi)已經(jīng)設計了多項標準,限制非線性負載對功率質(zhì)量的影響。業(yè)內(nèi)已經(jīng)開發(fā)了IEC61000-3-2和MIL-STD-1399之類的標準,來限制諧波。
IEC61000-3-2標準限制的是注入市電電源系統(tǒng)的電流諧波。它適用于每一相輸入電流最高16A、連接到公共低壓配電系統(tǒng)(230V AC或415V AC三相)的所有電氣和電子設備。該標準進一步分成A級(平衡三相設備)、B級(便攜式工具)、C級(照明設備和調(diào)光裝置)和 D級(擁有獨特的電流波形要求的設備)。
MIL-STD-1399對設備(負載)提出了技術規(guī)范和測試要求,以保持兼容艦載AC功率系統(tǒng),從計算機和通信設備直到空調(diào)
圖6. 設置基本電流諧波分析只要求幾個簡單的設置。這個實例顯示了針對行業(yè)標準進行預一致性檢查的設置
4/5/6-PWR分析應用可以簡便地測量電流諧波。它可以以表格方式和圖形方式顯示測量結(jié)果。設計人員還可以在認證之前,迅速比較器件性能與滿足的標準,因為認證通常會耗費大量時間,而且成本非常高。在示波器中提供測量功能,不僅可以加快調(diào)試速度,還可以幫助避免最后再為了滿足法規(guī)要求而改變設計。