示波器功率测量中的新发展

工控电源用户通常要处理浮动或具有不同接地的器件，经常要测量带来严重危害的高电压和高电流。另一方面，涉及功率电子器件的设备的设计人员必需检验电路，保证其符合法规标准。因此，他们需要测量仪器能够提供杰出的性能、安全和精度。需要进一步考虑的是，这些仪器必需便于携带，以便能够在工作台、电源实验室和现场之间简便地移动。

安全问题

在传统上，对需要考察电源系统行为的工程师来说，示波器一直是首选的工具。在进行功率测量时，工程师通常需要考察复杂的AC波形，而不只是DC电平。这一工作有时需要测量没有参考接地的浮动电压，其可能位于危险的水平。

大多数电子器件带有“机箱接地”，各种电路中的接地都连接到这个“机箱接地”上。电子器件的信号称为参考接地，接地电势假设为零伏。机箱接地通过AC电缆顺序连接到市电接地上。大多数示波器是为处理这一环境而设计的。其接地系统(从自己的AC电缆直到探头地线)连接到与被测器件相同的接地上。

但是，在许多情况下，必须在都“带电”的两个测试点之间采集信号，这两个点都不在接地电位上。把传统示波器无源探头的地线连接到任何一个测试点上，都会为电流溢出提供一条简便的通路，存

在着潜在的危险，并可能会导致短路而损坏设备。

隔离通道

新型系列示波器解决了这些挑战，这些示波器具有全面隔离的输入，是为安全精确地进行浮动测量专门设计的(图1)。由于这种新型输入结构，即使在示波器在AC电源上运行时，输入通道的两条导线都没有接地。结果，设计人员可以简单地使用无源探头，测量高于或低于接地的参考电平。工程师不必担心信号的极性或其与接地的关系。这就消除了可能会出现的短路、损坏被测电路或测试设备、甚至给操作人员造成人身伤害的可能。对更高的电压，可以使用专用探头，与接地实现安全隔离，在通道之间实现全面隔离，在高达1000 VRMS的电压时实现600 VRMS CAT II (浮动) 的隔离通道性能。

 

 

三相电测量

 

　　开通四条隔离输入为在三相电器件和系统上进行测量提供了理想平台，在这些器件和系统中，工程师需要一种方式，同时观察功率波形的全部三个相位(图2)。使用四条隔离独立输入通道，使得测量相位间、相位到接地及一次测量任何相位或所有相位成为可能。工程师不需在相位之间移动探头，这和典型的两个输入的测量工具相同。此外，设备设计人员或安装人员可以在发生时看到这三个相位之间的负荷效应、相关性和瞬变情况。同时，还可以使用第四条通道及触发输入，监测系统中的其它相关信号。所有这些输入都与接地隔开，以保证安全。

 

测量软件

处理电源系统的工程师通常需要进行复杂的测量——如涉及到谐波或开关损耗的测量。通过提供基于示波器的功率测量软件 (图3)，允许工程师在工控电源设备(从马达驱动器到不间断电源)上进行一系列测量，大大简化了测试过程。这一软件提供了强大的分析功能，加快了一致性测试前的测量速度，保证新兴电路达到认证标准。

最重要的是，软件简化和加快了测量过程，提供了一致的、可重复的结果。它通过自动功率分析、波形分析和相位分析，消除了手动计算，并通过自动调节示波器的显示单位和标度系数，在与相应电流和电压探头使用时阅读正确的单位，促进了对测量结果的理解。从而使设计人员摆脱了繁琐的计算，而不必再进行多次测量。

 

 

功率谐波

处理非线性负荷的工程师都知道，其电路一般会吸收急剧的正负电流峰值。电源系统内的阻抗和电流急剧变化，会影响市电上的电压波形，使其平坦化或破坏电压波形。距理想正弦波形的这些偏差可能会导致马达和变压器过热、机械谐振及在三相电设备的零线中导致危险的高电流。此外，线路谐波可能会违反法规标准。结果，设备设计人员必须考虑并测量产品中的谐波行为。

通过新型功率测量软件，可以对电压或电流波形上的谐波进行单键分析(图4)。软件会绘制直到第50个谐波的所有电平，为确定被测产品能否满足法规要求提供了必要的信息。它为在设计周期早期预先检验是否符合IEC EN61000-3-2 和 EN61000-3-2 AM14标准提供了一种高效的方式，节约了时间，消除了昂贵的重新设计工作。

开关损耗

开关单元(如绝缘栅双极晶体管IGBTs)上的功率耗散 (损耗)影响着采用器件的系统的效率和运行成本。设计人员必须知道这些损耗和效率低下问题。更高的开关频率是开关损耗测量中的另一个因素。复杂的开关损耗测量会浪费项目时间，而这些时间花在创新和产品定型上效果要好得多。

泰克再次为迅速进行开关损耗测量提供了单键工具。在与采用数字实时(DRT)超量取样技术的示波器一起使用时，其可望处理当前使用的最高的开关频率，保证在全系列电源拓扑上实现精确的结果。

通用平台

 

　　这些新型示波器中采用的经过验证的DRT取样技术提供了直到仪器全部带宽(高达200 MHz)的实时采集能力，可以精确采集间歇性或不频繁的瞬变事件和快速信号上升时间。其它高级功能包括帮助用户迅速隔离感兴趣的信号的条件触发及11种不同的自动测量功能，进一步增强了生产效率。内置快速傅立叶变换(FFT)数学函数则提供了频域信息，加快了调试速度和基本失真分析能力。

 

背灯菜单按钮和对比度/亮度控制可以帮助用户在光线暗的区域中工作。每条通道上的模拟式控制功能使得仪器变得简便易用，自动设置、自动量程、自动测量、探头检查向导、上下文相关菜单等功能则同时提高了专家和新手的生产效率。独特的选装悬挂配件使得用户能够把示波器挂在门上或系统机柜铁轨上，简便地接触和调节。

内置CompactFlash插卡端口为测量设置和结果提供了海量存储功能。除比基于磁盘的存储设备节约空间外，CompactFlash卡可以简便地把数据从示波器传送到PC上。

便于携带

为了满足前面提到的便携能力需求，新型示波器使用两块可热插拔电池，能够连续工作8个小时，并可以无限自由地远离交流电源。对工控设备设计人员，他们可以自由地在工作台上工作，把示波器移动到功率实验室，然后把仪器携带到设备安装现场，这些操作都同样方便。

电池还消除了在交流电源附近工作的需要，提供了非常实际的安全保护能力，因为用户在每次高压浮动测量中都能看到其与接地隔开。

全面的系列工具

便携式示波器与隔离输入通道和完善的功率测量和分析软件相结合，提供了通用性和精度，可以同样简便地测量高压浮动信号和低压逻辑信号，而且如果需要，还可以同时进行这些测试。软件在平台中增加了自动分析效率，为工控电源设计和应用提供了全面的系列测量工具。