基于开关电源的测量中安全性解决方案

基于开关电源的测量中安全性解决方案 文章来源：中国开关网

电源几乎对于每种外接电源的电子产品都必不可少，开关电源系统(SMPS)已成为数字计算、网络、通信系统中的主流结构。开关电源的性能(或者故障)就可能对一个昂贵的大型系统产生重要影响。

　　要确保即将实现的SMPS设计可靠性、稳定性、兼容性、安全性，测量是的办法。SMPS测量分为三个主要部分：有源器件测量、无源器件测量(主要是磁性元件)以及电源质量测试。有些测量可能要面对浮动电压和强电流;有些测量需要大量数学分析，才能得到有意义的结果。电源测量可能很复杂,特别是开关电源系统测量中安全技术为引人注目什么呐?应先从当今开关电源(SMPS)技术发展趋势与开关电源没计中的挑战说起。

　　开关电源技术发展趋势的特点是：效率越来越高;功率密度越来越高;瞬时负荷;低电跃,高电流;宽带供电技术及符合EN6100003-4 A14标准。

　　开关电源没计中面对提升开关电源效率，降低开关损耗;大限度地降低磁性器件的功率损耗;需要更快的控制环路响应。必须提高开关电源系统可靠性，要有海量数据分析并符合宽带技术标准;需要简便易用、可靠的工具，以及定位问题.

　　开关电源系统

　　大多数现代系统中主流的直流电源体系结构是开关电源系统，因为它能够有效地应对变化负载。典型SMPS的电能“信号通路”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设备有一个控制部分，其中包括脉宽调节器、脉频调节器以及反馈环路等。控制部分可能有自己的电源。
开关电源系统的安全测量

　　工业电源的安全测量应包括：测量高电压和高电流，测量三相电电路，处理浮动设备或具有不同接地的没备，检定数字控制电路，检定功率电子器件的瞬时功率分析、波形分析、相位角及开关损耗等均应符合行业标准和法定标准。

　　为什么不能使用传统示波器测量

　　以交流供电的传统示波器是以“地为参考点的测量”，其含义是：交流供电的示波器必须与地线相接，探头的地线与示波器所有通道的参考点相连，从而接到地电位。而传统交流供电示波器“差分浮地测量”危险!

电源质量测量

　　根据SMPS组成,它的测量可分有源器件(开关元件)测量、元源器件(磁性元件) 测量、输入交流供电测量及电源质量测量,值此仅对电源质量测量作介绍

　　电源质量不仅仅取决于发电机。它还取决于电源的设计和制造以及终用户负载。电源的电源质量特征定义了电源的“健康”状况。

　　现实的电线从来不会提供理想的正弦波，线路上总是有一些失真和杂波。开关电源给供电电源施加了一个非线性负载。因此，电压和电流波形不是完全相同的。电流在输入周期的某一部分被吸收，使输入电流波形上产生谐波。确定这些失真的影响是电源工程的一个重要部分。

　使用数字示波器比传统工具有明显的优势。仪器必须能捕获到基波的高达50次谐波分量。根据各地使用的标准，电源工频频率通常是50Hz或60Hz。在当今的高速示波器中，过采样确保能够详细地(高分辨率)捕获快速变化的事件。相反，由于响应时间相对较长，传统功率表可能忽略信号细节。即时在非常高的采样分辨率下，示波器的记录长度也足以采集整数个周期。

　　软件工具能加快测量过程，并将设置时间降至低。大多数电源质量测量都能由示波器上运行的功能完备的电源测量软件自动进行，数秒中内就能完成漫长的过程。示波器减少了手工计算，成为非常通用高效的功率表。

　　数字示波器探头也有助于进行安全、可靠的电源测量。用于电源应用的高压差分探头是观察浮动电压信号的工具。

　　电流探测需要特殊的考虑。有几种电流探头结构的实现：交流电流探头基于电流互感器(CT)技术,CT探头是非插入的，不能感应信号中的直流分量，这可能会造成测量不准确;分流器,该设计要求切断电路，会在探头内部形成电压降，可能影响电源测量的准确性;交流/直流电流探头一般基于霍尔效应传感器技术,该设备以非插入方式感应交流/直流电流，能够用一个连接同时读取交流和直流分量。

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