5 系列 MSO 选项 5-PWR 产品技术资料

高级功率测量和分析

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US $2,620

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使用 5 系列 MSO 的高级功率测量和分析软件,更深入地了解功率系统特点。示波器、分析软件与各种电压探头和电流探头相结合,即使您不是功率转换专家,也能自动执行精确的功率系统测量。5 系列 MSO 中的 12 位模数转换器提供了高精度测量数据,掐放/滑动/缩放触控界面可以简便地管理测量数据。丰富的图形功率分析工具,查看最多 8 个FlexChannel®输入上的信号,15.6 英寸高清显示器,全面查看功率系统特点。仪器支持各种电压探头和电流探头,包括一流的 IsoVuTM光隔离电压探头。IsoVu 探头无可比拟的共模抑制比与高级功率测量和分析软件的自动测量功能相结合,可以有效优化最新的 GaN 和 SiC 设计。

主要测量
  • 线路测量
    • 功率测量真实功率、视在功率、功率因数和相位角
    • 总谐波失真和波峰因数测量
    • 谐波测量、条形图和表格
    • 幅度可以简便地测量每个周期的电压或电流,包括最小值、最大值、幅度和峰峰值
  • 开关器件测量
    • 开关损耗测量开关器件中的启动损耗、关闭损耗和传导损耗
    • 安全作业区(SOA)提供了可以量身定制的安全作业区模板测试功能。
    • 定时分析可以简便地分析脉宽调制的开关信号,提供了脉宽的周期图或直方图、占空比、频率或周期
    • RDS(on)测量开关器件处于开点状态时的动态电阻
  • 磁性分析测量
    • 电感测量磁芯的电感
    • 磁性特点测量并绘制电感器 B - H 曲线。
    • 磁性损耗 计算总的磁性损耗
    • I 相对于 ∫V 关系显示了I 和 ∫V 波形图
  • 输出测量
    • 线路纹波
    • 开关纹波
    • 效率把测得的输出功率除以测得的输入功率,来测量功率电路效率
主要特点
  • 使用 5 系列 MSO 的掐放/滑动/放大触控界面,增加、配置和去掉自动测量功能

  • 自动生成报告,在单个可编辑的 mht 文件或 pdf 文件中简便地存档测试结果,包括测量、测试结果和示图

  • 各种电压探头和电流探头,包括一流的 IsoVu 光隔离电压探头,满足各种应用需求

  • 通过远程接口配置任何测量,传送任何结果,实现自动测试

输入分析

功率质量测量和电流谐波是电源输入部分最经常进行的两套测量,可以分析电源对电源线的影响,评估电源在各种线路条件下的性能。

电源质量

这组测量是为工频优化的,通常在电源 AC 线路输入上执行。它们可以快速查看输入的功率及失真水平。

测量包括:

  • RMS 电压和电流

  • 频率

  • 真实功率、视在功率和无功功率

  • 功率因数

  • THD 和波峰因数


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功率质量测量提供了多种格式的信息。数值结果 (右上角)、表格 (上方)及瞬时功率波形和能量图(下方)

谐波

输入上带有非线性器件(如整流器)的任何电源对 AC 线路都会表现为非线性负载。除非降低,否则过高的谐波能量会影响连接到电源线的其他设备的操作,提高电力传送成本。这会导致电源线供电的设备产生标准限制谐波。

高级功率测量和分析包括 IEC61000-3-2、AM 14 和 MIL- STD-1399 标准等测试极限,帮助您在投入正式一致性测试前进行预一致性测试。它以图形格式和表格格式显示高达 100 阶谐波,让您轻松浏览测试列表,获得任何一个谐波的细节。


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谐波柱状图、谐波结果表、通过结果列表浏览功能(右上方)

开关分量分析

随着人们要求实现更高的功率转换效率和更高的可靠性,准确地计算和评估电源中的能量损耗变得越来越关键。

开关损耗测量

尽管电源的大多数组件都会产生能量损耗,但开关式电源(SMPS)中明显的能量损耗部分发生在开关晶体管从关闭 (Toff)状态变成打开(Ton)状态时或反之(关闭损耗)。通过测量经过开关器件的电压下跌及流经开关器件的电流,5-PWR 自动计算每个周期的开关损耗测量参数。

直到最近,在半桥开关阶段的高侧进行开关测量几乎是不可能的。任何相对于开关节点的测量,包括高侧VDS和经过电流并联装置的电压,都会受到施加在差分信号上明显的共模电压信号产生的失真影响。这个问题在宽带隙器件中会更加糟糕,如 GaN 和 SiC 晶体管,因为开关频率会提高,必需优化新的设计。

5 系列 MSO 设计用于 IsoVu 光隔离探头,即使存在高共模信号,设计人员仍能执行准确的开关测量。


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开关损耗显示了 FET 中的功耗。波形用带颜色编码的标记标注,表明 Ton、Toff和总周期的测量区域,与结果标签中的值相对应。结果标签中的控制功能可以简便地翻查各个周期的数据。

开关损耗测量包括专门设置,在有源功率因数校正阶段生成稳定的、可重复的测量,并回扫转换器。

您可以使用轨迹图,概括了解捕获的所有周期的开关损耗。它自动绘制打开和关闭过程中经过开关的电压相对于经过开关的电流关系图,您可以一目了然地判断所有周期的开关损耗范围。

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开关损耗轨迹图 (上方窗口) 在一个图中显示了所有开关周期的 Ton 损耗和 Toff 损耗。

安全作业区

安全作业区(SOA)图示为评估开关器件、确保压力不会超出最大指标提供了一种图形技术。可以使用SOA测试,验证各种工作条件下的性能,包括负载变化、温度变化以及输入电压变化。模板测试还可以与 SOA 示图一起使用,自动完成验证。

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安全作业区(SOA)图及模板帮助检验开关器件在变化的工作条件下位于SOA包络内。

RDS(on)

这一测量表征开关器件启动并传导电流的传导过程中的电阻。动态开点电阻是启动时经过器件的电压与流经器件的电流之比。

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RDS(on) 测量

磁性分析

支持以下测量:

  • 电感
  • 磁性特点包括 BH 曲线
  • 磁损耗
  • I 相对于 ʃV 关系图

磁性器件是任何电源系统的重要组成部分。电感器和变压器在开关式电源和线性电源中都作为能量贮存设备使用。某些电源还在输出阶段的滤波器中使用电感器。考虑到其在系统中发挥着重要作用,必须表征这些磁性器件,确定电源的稳定性和整体效率。

电感

电感器的阻抗会随着频率提高而提高,频率越高,阻抗越高。这种特点称为电感,用亨利为单位。可以使用高级功率测量和分析软件,自动测量电感。

磁损耗

分析磁功率损耗对准确地表征开关电源的效率、可靠性和性能至关重要。高级功率测量和分析软件测量感性总磁性功率损耗,如下图所示。

B-H 图

磁性材料的特点用磁通量密度(B)、磁场强度(H)和材料的磁导率(μ)来描述。B-H 图通常用来检验开关电源中磁元素的饿和度(或缺失度),用来衡量磁芯材料中单位体积损失的能量。高级功率测量和分析软件测量经过磁元素的电压及流经磁元素的电流,绘制 B 相对于 H 关系图,如下图所示。您可以同时测试变压器中多个二级线圈,从而确保更快的验证/测试时间,进而加快产品开发周期。

I 相对于 ∫V 关系图

I 相对于 ∫V 关系图可以了解与电压和电流成正比的B 和 H 值。这是电压和电流波形的积分,采用 X-Y 示图格式,如下图所示。

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B-H 曲线、I 相对于 ʃV 关系及电感图,进行磁性分析测量

输出分析

DC 输出电源的最终目标是把输入功率转换成一个或多个DC 输出电压。开关电源最重要的输出测量是工频纹波和开关纹波。

工频和开关纹波

电源的 DC 输出质量应该干净,拥有最小的 AC 噪声和纹波。高级功率测量和分析软件测量纹波,帮助您隔离原因。线路纹波测量指明与输入工频有关的 AC 信号数量 (因为输入经过整流,所以工频纹波通常是 AC 线路频率的两倍)。开关纹波测量与开关频率有关的AC信号量。


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纹波分析帮助把工频纹波与更高频的开关噪声区分开来。

效率

在当今激烈竞争的环境中,器件或产品效率是一个关键的差异化指标。高级功率测量和分析软件可以简便地测量产品的功率转换效率(AC-DC, AC-AC, DC-DC, DC-AC)。随着多输出功率产品成为标准设计,高级功率测量和分析软件使得设计人员可以一次测试这些产品。这保证了更快的测试和验证时间,从而满足更快的产品开发周期需求。

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效率测量


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效率测量配置可以测试多输出功率转换器件(AC-DC, AC-AC, DC-DC 和 DC-AC)

智能探头提供了准确的结果

降低噪声和消除探测误差,是改善功率系统测量精度的最佳途径之一。5 系列 MSO 和高级功率测量和分析软件支持各种探头,帮助满足不同的测量需求,并包括多种功能,旨在帮助用户最大限度地减少探测问题。

系统使用拥有 TekVPI 接口的电压探头和电流探头,支持在探头和示波器之间通信。探头可以把标度设置自动传送给示波器。在相应的探头上,可以控制距示波器前面板的距离,探头可以传送错误状况,如下巴部分张开或电流探头需要消磁。

对关键定时测量,如开关损耗,分析软件可以查询电压或电流探头,使用标称时延值,消除时延,同步电压波形和电流波形,获得准确的可重复的结果。

系统兼容 IsoVu 隔离测量系统。这些差分探测系统提供了全面光隔离功能、高达 1 GHz 的带宽及超高共模抑制比,特别适合功率系统中的 VGS, VDS或 VSHUNT测量。在优化采用宽带隙开关器件的设计方面,如 GaN 或 SiC 晶体管,IsoVu 探头无人能敌。

自动生成报告

数据采集、归档和文档管理可能会非常繁琐,但在设计开发流程中非常关键。5-PWR 分析软件包括自动报告生成器,可以简便地进行监控和保存记录。只需按几个按钮,就可以生成一份报告,显示所有有效的测量。增加图示或追加额外测试,量身定制报告。报告以可编辑的 .mht 文件提供,或以 .pdf 文件提供。下面显示了报告样本。


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技术规格

输入分析
根据 EN61000-3-2、EN61000-3-2 AM14 和 MIL-STD-1399 (400 Hz) 标准执行真实功率、视在功率、功率因数、无功功率、波峰因数、相位角、THD、谐波、预一致性测试
幅度测量
周期幅度, 周期顶部, 周期底部, 周期最小值, 周期最大值, 周期峰峰值
定时分析
脉宽、占空比、周期和频率变化相对于时间关系
开关分析
开关损耗, 启动(Ton), 关闭(Toff), 电感损耗 (cond), 安全作业区(SOA), SOA 及模板测试, di/dt, dv/dt, 和 RDS(on)
磁性分析
电感、磁属性、磁损耗及 I 相对于 ∫V 关系
输出分析
纹波 (工频, 开关频率) 和效率
绘图
时间趋势、轨迹图、直方图、条形图、B-H 曲线、电感图和 I 相对于 ∫V 关系图。
报告
MHT 和 PDF 格式,数据导出到 CSV 格式
消磁/时延校正 (静态)
自动检测探头,自动调零。用户可以从菜单中为每条通道校正时延
源支持
实时模拟信号、基准波形和数学波形

订购信息

型号
产品 选项 支持的仪器
新仪器订购选项 5-PWR, 5-PS2 5 系列 MSO 示波器 (MSO54, MSO56, MSO58, MSO58LP)
产品升级选项 SUP5-PWR
浮动许可证 SUP5-PWR-FL 5 系列 MSO 示波器 (MSO54, MSO56, MSO58, MSO58LP)
浮动许可可以从任何一台5系列示波器转移到任何其他一台5系列示波器,一次用于一台仪器上。

与电源分析有关的其他信息参见http://www.tek.com/application/power-supply-measurement-and-analysis

推荐探头和附件
附件类型 推荐
AC/DC 电流探头 TCP0020, TCP0030A, TCP0150
AC 电流探头 TRCP0300、TRCP0600、TRCP3000
中丈夫差分探头 TDP0500, TDP1000
高压差分探头 THDP0200, THDP0100, TMDP0200
IsoVu 隔离差分探头 TIVM1/L, TIVH08/L, TIVH05/L, TIVH02/L
高压无源探头 P5100A, P6015A
相差校正脉冲发生器 TEK-DPG
功率解决方案捆绑套件 5-PS2
相差校正夹具 067-1686-xx
功率解决方案捆绑套件

5 系列混合信号示波器 MSO PS 打包选项 说明
5-PS2 5-PWR, TCP0030A, THDP0200, 067-1686-xx 时延校正夹具
完整的功率探测产品组合

使用下列探头及 5-PWR 功率测量选项,确保在 5 系列 MSO 示波器上提供完整的功率测量解决方案。

探头类型 说明  
高压差分探头 THDP0100/THDP0200/TMDP0200 高压差分探头是进行非参考地电平测量、浮动测量的最佳选择。这些探头提供了 200 MHz 的带宽及高达 6000 V 的电压。
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P5200A/P5202A/P5205A/P5210A 高压差分探头是进行非参考地电平测量、浮动测量或隔离测量的最佳选择。这些探头提供了 100 MHz 的带宽及高达 5600 V 的电压。
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光隔离差分探头 TIVM1、TIVH08、TIVH05 和 TIVH02 光隔离差分探头是精确解析高带宽差分信号的最佳选择,特别适合测试宽带隙设计。探头长度分为 3 m 和 10 m 两种。
TIVM1 提供了 1 GHz 带宽,在有最高 60 kV 的共模电压时能够测量最高 ±50 Vpk 的差分信号。 TIVH08、TIVH05 和 TIVH02 分别提供了 800 MHz、500 MHz 和 200 MHz 带宽,在有最高 60 kV 的共模电压时能够测量最高 ±2500 Vpk 的差分信号。

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电流探头 泰克提供了各种各样的电流探头,包括 AC/DC 电流探头,提供了高达 120 MHz 的带宽及最低 1 mA、同类最优秀的电流钳夹灵敏度。
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仅 AC Rogowski 探头包括 TRCP300 (9 Hz ~ 30 MHz, 250 mA ~ 300 A 峰值)、TRCP600 (12 Hz ~ 30 MHz, 500 mA ~ 600 A 峰值)和 TRCP3000 (1 Hz ~ 16 MHz, 500 mA ~ 3000 A 峰值)。
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中压差分探头 TDP0500/TDP1000 中压差分探头是进行非参考地电平测量、浮动测量或隔离测量的最佳选择。这些探头提供了最高 1 GHz 的带宽和最高 ±42 V (DC + pk AC)的电压范围。
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如需每种示波器完整的兼容探头清单,请参阅http://www.tek.com/probes了解与推荐探头型号及任何所需探头转接头有关的具体信息。

Last Modified: 2018-04-09 05:00:00
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