前言

　　電源幾乎對于每種外接電源的電子產品都必不可少，開關電源系統(smps)已成為數字計算、網絡、通信系統中的主流結構。開關電源的性能(或者故障)就可能對一個昂貴的大型系統產生重要影響。

　　要確保即將實現的smps設計可靠性、穩定性、兼容性、安全性，測量是唯一的辦法。smps測量分為三個主要部分：有源器件測量、無源器件測量(主要是磁性元件)以及電源質量測試。有些測量可能要面對浮動電壓和強電流;有些測量需要大量數學分析，才能得到有意義的結果。電源測量可能很復雜,特別是開關電源系統測量中安全技術為引人注目什么吶?應先從當今開關電源(smps)技術發展趨勢與開關電源沒計中的挑戰說起。

　　開關電源技術發展趨勢的特點是：效率越來越高;功率密度越來越高;瞬時負荷;低電躍,高電流;寬帶供電技術及符合en6100003-4 a14標準。

　　開關電源沒計中面對提升開關電源效率，降低開關損耗;最大限度地降低磁性器件的功率損耗;需要更快的控制環路響應。必須提高開關電源系統可靠性，要有海量數據分析并符合寬帶技術標準;需要簡便易用、可靠的工具，以及定位問題.

　　開關電源系統

　　大多數現代系統中主流的直流電源體系結構是開關電源系統，因為它能夠有效地應對變化負載。典型smps的電能“信號通路”包括無源器件、有源器件和磁性元件。smps盡可能少地使用損耗性元器件(如電阻和線性晶體管)，而主要使用(理想情況下)無損耗的元器件：開關晶體管、電容和磁性元件。

　　smps設備有一個控制部分，其中包括脈寬調節器、脈頻調節器以及反饋環路等。控制部分可能有自己的電源。圖1是簡化的smps示意圖，圖中顯示了電能轉換部分，包括有源器件、無源器件以及磁性元件。

　　圖1 開關電源簡化示意圖

　　smps技術使用了金屬氧化物場效應晶體管(mosfet)與絕緣柵雙極晶體管(igbt)等功率半導體開關器件。這些器件開關時間短，能承受不穩定的電壓尖峰。同樣重要的是，它們不論在開通還是斷開狀態，消耗的能量都極少，效率高而發熱低。開關器件在很大程度上決定了smps的總體性能。對開關器件的主要測量包括：開關損耗、平均功率損耗、安全工作區等。

　　開關電源系統的安全測量

　　工業電源的安全測量應包括：測量高電壓和高電流，測量三相電電路，處理浮動設備或具有不同接地的沒備，檢定數字控制電路，檢定功率電子器件的瞬時功率分析、波形分析、相位角及開關損耗等均應符合行業標準和法定標準。

　　為什么不能使用傳統示波器測量

　　以交流供電的傳統示波器是以“地為參考點的測量”，其含義是：交流供電的示波器必須與地線相接，探頭的地線與示波器所有通道的參考點相連，從而接到地電位。而傳統交流供電示波器“差分浮地測量”危險!

　　我們測量的vc-d=(va-b+v地環路電壓)-v地環路電壓(共模)。

　　通過用切斷標準三頭ac插座地線的方法或使用一個交流隔離變壓器，切斷中線與地線的連接。將示波器從保護地線浮動起來，以減小地環路的影響。這種方法其實并可行，因為在建筑物的布線中其中線也許在某處已經與地線相連。是不安全的測量方法，會帶來人身傷害和儀器和電路損壞!

　　不能使用傳統示波器測量技術的原因如下：

　　·分布電容和電感降對待測點帶來超過100pf的感性負載，可能造成電路損壞!

　　故不可用剪斷示波器接地線的方法迸行差分測量!也不可使用隔離變壓器進行差分測量!

　　·分布電容和電感還可能帶來原本沒有的振鈴! 見圖2(a)所示。

　　圖2a 寄生電感和電容引起振蕩會使信號失真，導致測量無效。

　　·示波器在沒有接地的情況下,其電磁兼容特性降達不到設計要求，可能干擾待測電路或受到空間電磁波的干擾，影響測量結果!

　　大多數示波器的”信號公共線”終端與保護性接地系統相連接，通常稱之為“接地”。這樣做的結果是：所有施加到示波器上，以及由示波器提供的信號都具有一個公共的連接點。該公用連接點通常是示波器機殼，通過使交流電源設備電源線中的第三根導線接地線，并將探頭地線連到一個測試點上。這是一種不安全的測量行為。此行為會將儀器底盤(不再接地)的電壓提高為與探頭地線相連的測試點電壓相同。觸摸儀器的用戶就會成為接地的最短路徑。圖2(b)說明了這種危險的情況。

　　圖2b 示波器底盤上出現危險電壓的浮動測量

　　圖2b中的v1是高于真實接地電壓的“偏置”電壓，