能達電源模塊專家告訴你電源怎么進行測量和分析

電源大家應該在日常生活中很常見，因為電源類的產品現在特別多，隨處可見！電源主要是把電能從一臺設備轉換到另一臺設備的元件、子體系或體系，其通常從交流(AC)電源轉換成直流(DC)電源。 從電腦到軍事設備和工用機械， 電子設備的正常運轉離不開 DC 電源的性能和可靠性。

電源分成很多不同的類型和規格， 包括傳統模仿式電源到高效的開關式電源模塊。所有這些電源都面臨著復雜的動態工作環境。設備負載和需求在不同時間之間可能會大幅度轉變。 即使是商用開關電源， 也必須能夠承受忽然出現的遠遠超過平均工作電流的峰值電流。設計電源或設計采用電源的體系的工程師必需了解電源在靜止條件到最壞條件下的舉動。

從歷史上看， 檢定電源舉動意味著使用數字萬用表進行靜態電流和電壓測量，然后在計算器或PC上麻煩地進行計算。今天，大多數工程師正轉向示波器，作為首選的電源測量平臺。

當代示波器可以配備集成電源測量和分析軟件，簡化設置， 更輕松地進行測量。 用戶可以定制關鍵參數，主動進行計算，在幾秒鐘內查看結構，而不只是原始數字。

電源設計題目指向測量需求

在理想狀況下， 每個電源的的舉動體例都應與設計使用的數學模型類似。 但在現實環境中， 元件是不理想的， 負載會轉變， 線路電源可能會失真， 環境轉變會改變性能。此外， 性能和成本需求轉變也進一步進步了電源設計的復雜性。考慮一下下面的題目：

電源可以保持高于額定輸出容量多少瓦?保持多長時間?

電源散發多少熱量?在過熱時會出現什么情況?要求多少冷卻氣流?

在負載電流大幅度進步時會發生什么情況?設備能夠保持額定輸出電壓(負載穩壓)?電源對輸出完全短路會作出什么樣的反應?

在電源輸入電壓轉變時會發生什么情況(線路穩壓)?

設計人員必要開發出占用空間更少、能耗服從更高、削減散熱量、降低制造成本、知足更嚴酷的 EMI/EMC 標準的電源。只有嚴酷的測量系統，才能指導工程師實現上述目標。

開關式電源基礎知識

在大多數當代體系中，流行的DC電源結構是開關式電源(SMPS)，這種電源因能夠高效處理負載轉變而馳名。典型SMPS的電源路徑包括無源元件、有源元件和磁性元件。SMPS 最大限度地削減了有損耗的元件的使用量， 重點采用(在理想條件下)沒有損耗的元件， 如開關式晶體管、 電容器和磁性元件。 

SMPS設備還包括一個控制段， 其中包含脈寬調制穩固器、脈沖速率調制穩固器和反饋環路等單元 1。控制段可以有本身的電源。圖1是簡化的SMPS示意圖，其中表現了包括有源單元、無源單元和磁性單元的電源轉換段。

SMPS技術依托電源半導體開關設備， 如金屬氧化物場效應晶體管(MOSFET)和絕緣門雙極晶體管(IGBT)。這些設備提供了快速開關時間， 能夠耐受沒有規律的電壓峰值。其在 On 狀況或 Off 狀況下消費的功率特別很是小，實現了很高的服從，而生成的熱量很低。開關設備在極大程度上決定著 SMPS 的團體性能。開關設備的關鍵測量項目包括開關損耗、平均功率損耗、安全工作區等等。