前言

　　電源幾乎對于每種外接電源的電子產(chǎn)品都必不可少，開關電源系統(tǒng)(SMPS)已成為數(shù)字計算、網(wǎng)絡、通信系統(tǒng)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(tǒng)產(chǎn)生重要影響。

　　要確保即將實現(xiàn)的SMPS設計可靠性、穩(wěn)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(zhì)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(shù)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(tǒng)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(fā)展趨勢與開關電源沒計中的挑戰(zhàn)說起。

　　開關電源技術發(fā)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(huán)路響應。必須提高開關電源系統(tǒng)可靠性，要有海量數(shù)據(jù)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(tǒng)

　　大多數(shù)現(xiàn)代系統(tǒng)中主流的直流電源體系結構是開關電源系統(tǒng)，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(diào)節(jié)器、脈頻調(diào)節(jié)器以及反饋環(huán)路等。控制部分可能有自己的電源。

　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(wěn)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(tài)，消耗的能量都極少，效率高而發(fā)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(qū)等。

　　開關電源系統(tǒng)的安全測量

　　工業(yè)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(shù)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(yè)標準和法定標準。

　　為什么不能使用傳統(tǒng)示波器測量

　　以交流供電的傳統(tǒng)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(tǒng)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(huán)路電壓)-V地環(huán)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(huán)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(jīng)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(tǒng)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!

·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(shù)示波器的”信號公共線”終端與保護性接地系統(tǒng)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。

此外,它違反了工業(yè)健康和安全規(guī)定，且獲得的測量結果也差。而且交流供電儀器在地面浮動時會出現(xiàn)一個大的寄生電容。因此，浮動測量將受到振蕩性的破壞，即圖2(a)所示的振鈴出現(xiàn)。

　　浮動測量新方法的引入

　　所謂“浮動”測量，即測量的兩個點都不處于接地電位，該測量也常稱為差分測量。

　　“信號公共線”與地之間的電壓可能會升高到數(shù)百伏。“浮動”參考接地的示波器是通過使接地系統(tǒng)無效或使用隔離變壓器，將“信號公