示波器和电源测量所使用的探头

示波器和电源测量所使用的探头

   对那些习惯于用示波器进行高带宽测量的人来说，电源测量可能很简单，因为其频率相对较低。实际上，电源测量中也有很多高速电路设计师从来不必面对的挑战。整个开关设备的电压可能很高，而且是“浮动的”，也就是说，不接地。信号的脉冲宽度、周期、频率和占空比都会变化。必须如实捕获并分析波形，发现波形的异常。

   对示波器的要求是苛刻的。多种探头- 同时需要单端探头、差分探头以及电流探头。仪器必须有较大的存储器，以提供长时间低频采集结果的记录空间。并且可能要求在一次采集中捕获幅度相差很大的不同信号。

 开关电源基础

     大多数现代系统中主流的直流电源体系结构是开关电源(SMPS)，它因为能够有效地应对变化负载而*。典型SMPS 的电能信号路径包括无源器件、有源器件和磁性元件。SMPS 尽可能少地使用损耗性元器件 (如电阻和线性晶体管)，而主要使用 (理想情况下) 无损耗的元器件：开关晶体管、电容和磁性元件。

   SMPS 设备还有一个控制部分，其中包括脉宽调制调节器脉频调制调节器以及反馈环路1 等组成部分。控制部分可能有自己的电源。图1 是简化的SMPS 示意图，图中显示了电能转换部分，包括有源器件、无源器件以及磁性元件。

   SMPS 技术使用了金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)与绝缘栅双极晶体管(IGBT) 等功率半导体开关器件。这些器件开关时间短，能承受不稳定的电压尖峰。同样重要的是，它们不论在开通还是断开状态，消耗的能量都极少，效率高而发热低。开关器件在很大程度上决定了SMPS 的总体性能。对开关器件的主要测量包括：开关损耗、平均功率损耗、安全工作区及其他。