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如何用示波器进行电源功率分析?

2018-7-15 14:53| 发布者: hcrt| 查看: 298| 评论: 7|来自: 今日头条

摘要: 在实际的使用中,工程师们经常遇到需要进行功率测量的场景,功率等于电压乘以电流,而示波器是电压响应仪器,如何利用示波器进行电源功率分析呢,随小编了解一下。
  在实际的使用中,工程师们经常遇到需要进行功率测量的场景,除却专门的功率分析仪可以完成测量之外,日常运用的示波器也能为其所用。那么,具体如何用示波器进行电源功率分析?下面就手把手教大家如何用示波器测量功率。

  理论来说,功率等于电压乘以电流,而示波器是电压响应仪器,如何来进行功率分析呢?示波器配备电流探头后,通过电流探头把电流信号转换成电压信号,即可达到测量电流的目的,因此示波器可以测量功率。我们可以借助SDS2000X系列示波器方便、高效地分析开关电源效率及可靠性。

  首先让我们明确示波器功率分析能做到哪些功能:

  1. 分析整体谐波失真、有效功率、视在功率、功率原因、波峰原因

  2. 根据IEC61000-3-2标准进行电流谐波测验

  3. 测量开关设备的开关损耗和导通损耗。

  4. 分析电流和电压的转换速率dl/dt和dV/dt

  5. 自动设置示波器纹波测量

  6. 对脉冲宽度调制进行分析

  测验内容

  我们通过测验功率和分析谐波来展示SDS2000X的电源分析功能。

  功率测验:通过对电源输入功率的计算可以了解到电源输入端电压与电流的情况,反映输入端的电源能量消耗情况。

  谐波测验:由于电源谐波的产生会增大电源系统的谐波损耗,降低电源利用率,使电源负载等设备过载运行,缩短运用寿命,也有可能发生谐振现象,导致各个器件因电流过大或电压过大而破坏,所以谐波参数测验和分析至关重要。

  测验工具

  1、SDS2000X 
  2、开关电源???,可输出24V直接电压

  3、高压差分探头DPB4080,最高可测电压1600Vpp

  4、一个电流探头CP4050,最高可测电流70A

  5、一个20W、50欧负载

  测验前准备通道时滞校准

  要进行准确的功率损耗测量,必须运用DF2001A时滞校准装置执行电流和电压通道时滞校准。通道时滞校准可校正电流和电压探头之间的时间延迟??际毙枰葱幸淮问敝托W?,并在任何硬件设置部分改变(例如,不一样的探头、不一样的示波器通道等)或环境温度改变后,均需再次执行一次时滞校准。

  按下图,连接好之后,按下自动消除时滞进行校准并等待校准完成。

手把手教你用示波器进行电源功率分析



  执行电源分析

  运用电源分析对电源设备进行测量,需保证被测设备的正确连接,再通过信号设置以及其它的参数设置,最后对结果进行分析。

  电源质量

  电源质量分析显示 AC 输入线的质量。AC 的部分电流可能会流进负载又从负载流出但不传输能量,这种电流称为无功电流,会使“视在”功率上升,使其大于消耗的实际功率。电源质量由下列测量进行计量:AC 线的电流和电压的均方根、功率因数、有效功率、视在功率、无功功率、波峰因数及相位角。

  示波器设置与电路连线

  1、选定“电源质量”。从分析菜单项选中“电源质量”。

  2、将探头连接到被测设备以及示波器。

  1)在电压探头上选择100X的衰减。

  2)将电压探头D+ 连接到AC输入端的火线。

  3)将电压探头D- 连接到AC输入端的零线。

  4)将电流探头连接到AC输入端的火线,箭头方向指向电流流动方向,并设置 500mV/A的量程。

  5)将电压和电流探头分别连接到示波器CH1和CH2通道。

  6)作为参照同时接入SDM3065X测量其输入电压。

  7)下图3为实物连接图

手把手教你用示波器进行电源功率分析



  3、按下“信号”软键,进入信号设置菜单。

  4、分别按下“电压”和“电流”软键,对应设置CH1为电压通道,CH2为电流通道。

  5、设置CH1的电压衰减倍数为100X和CH2的电流衰减倍数为2X。

  6、按下“周期”软键,设定一次采集中捕获的最小周期数为4。

  7、按下“自动设置”软键,示波器将会自动设置电压和电流通道的垂直电压档位、垂直偏移和水平电压等。

  8、返回电源使用分析菜单。

  9、在电源使用分析菜单中,按下 “类型”软键,然后旋转万能旋钮分别选择电源质量分析以下测量类型:

  电压均方根:AC线电压的均方根。

  电流均方根:AC线电流的均方根。

  功率因数:AC线有效功率与视在功率的比。

  有效功率: 在AC波形的完整周期上平均计算得到的部分功率通量,它在一个方向上产生能量的净传递。

  视在功率:由于储存的能量产生的部分AC线功率通量,它在每个周期中都返回到源。视在功率=IRMS * VRMS。

  无效功率:视在功率和有效功率之间由于电抗而产生的不一样。运用功率三角形(视在功率2=有效功率2 + 无效功率2),无效功率=(视在功率2 - 有效功率2)1/2。

  电压波峰因数:是负载所需的瞬时峰值AC线电压和RMS电压之间的比率,也就是Vpeak/VRMS。

  电流波峰因数:是负载所需的瞬时峰值AC线电流和RMS电流之间的比率,也就是Ipeak/IRMS。

  相位角:在功率三角形(视在功率2=有效功率2 + 无效功率2)中,相位角是视在功率与有效功率之间的角,表示无用功率的量。相位角越小,无用功率就越小。

  由于每屏幕最多只能测量五组测验参数,因此通过两屏进行测验。第一屏幕,测验电压均方根、电流均方根、视在功率、有效功率、无效功率。

  4、第二屏幕设置功率原因、电压波峰原因、电流波峰原因和相角。

  5、测验结果如下:

手把手教你用示波器进行电源功率分析



手把手教你用示波器进行电源功率分析


  为验证负载的实际功率。我们把SDM3065X作为电流表接入到负载电路中,同时把高压差分探头和电流探头接入到负载电路中。在功率分析中,选择电压均方根、电流均方根、有效功率。

手把手教你用示波器进行电源功率分析


手把手教你用示波器进行电源功率分析


  测验结果

手把手教你用示波器进行电源功率分析

  电源质量分析

  1、从表格可以看出万用表与高压差分探头测验的电压相近。

  2、电流探头与万用表没得的电源存在3mA的不一样。万用表作为精确测量仪器且直接接入电路中,其测量非常准确;电流探头通过电磁变化测量其电流,说明其测量精度也非常高。

  3、可以计算得出此电源的效率为100%*10.78W/17.01W=63.37%。

  电流谐波

  开关电源在运用AC线路供电时,会产生一系列谐波,这些谐波会传回AC线路,并导致AC线路上其他设备受干扰,因此国际电工委员会(IEC)针对运用AC线路不一样的设备设定了其各个电流谐波的标准限值IEC61000-3-2。 运用电流谐波分析可对开关电源的40次以内的电流谐波是否满足IEC61000-3-2(A、B、【C类不支持】D类)进行分析。

  1、选定“电流谐波”。从“分析”菜单项选中“电流谐波”。

  2、在电源使用分析菜单中,进入“设置”软键,进入设置菜单。

  3、在“线路频率”菜单中,设定输入线路的频率为50Hz。

  4、在“标准”菜单中,选择要在电流谐波上执行符合测验的标准。

  IEC 61000-3-2 A类:适用于平衡三相设备、家用电器(除D类设备外)、工具(除便携式工具外)、白炽灯调光器及音频设备。

  IEC 61000-3-2 B类:适用于便携式工具。

  IEC 61000-3-2 C类(不支持):适用于普通照明设备。

  IEC 61000-3-2 D类:适用于额定功率小于或等于600W的设备,类型如下:个人计算机显示器和电视接收器。

  此次选定为A类

  5. 返回电源使用分析菜单。

  6. 按下“使用”软键,将执行电流谐波分析。屏幕上会显示运用Hanning窗计算的FFT波形,FFT波形显示了输入电流中的频率分量。下图即显示了各谐波的测量值。

手把手教你用示波器进行电源功率分析


  测验结果

手把手教你用示波器进行电源功率分析

  从表中可以了解到所测的电流谐波均满足IEC61000-3-2标准限值。

  总结

  从测量结果看,功率分析把电源质量及谐波等性能参数均作了详细测验且测量结果符合要求。以六位半万用表为测量参考也证明了示波器的测量非常精准。因为示波器的带宽和采样率都很高,所以示波器不但可以做稳定分析,还可以做瞬态参数测验,如MOS管上升时间,开关损耗等瞬态参数。而SDS2000X系列示波器均具备这些参数测量功能,可以充分满足开关电源的各种测验要求。

  以上就是利用示波器进行电源功率分析的所有内容了,感兴趣的朋友们可以参考文章了解一下。

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最新评论

引用 buakaw007 2018-7-19 10:26
不需要隔离变压器吗   示波器维修开关电源实例很少   学习了
引用 灵魂禁锢 2018-7-15 14:56
转发了
引用 讯城科技 2018-7-15 14:55
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引用 灵魂禁锢 2018-7-15 14:55
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引用 灵魂禁锢 2018-7-15 14:54
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引用 静候缘来 2018-7-15 14:54
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引用 青春维修 2018-7-15 14:53
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