示波器VS功率分析儀

    現(xiàn)在示波器都配有電源分析軟件，到底精度如何呢？本次ZDS2024Plus示波器與精度高達(dá)0.05%的高精度功率分析儀PA2000mini來(lái)進(jìn)行對(duì)比測(cè)試，驗(yàn)證ZDS 2000 PIUS示波器電源測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

    本次現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試選用了220V電源模塊作為測(cè)試的對(duì)象，利用ZDS2024 Plus示波器的電源測(cè)試分析功能對(duì)電源輸入信號(hào)的功率參數(shù)和諧波參數(shù)進(jìn)行測(cè)試。

一、測(cè)試框架結(jié)構(gòu)圖

    為了能夠驗(yàn)證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，選擇高精度功率分析儀PA2000mini作為對(duì)比的儀器，與ZDS2024 Plus示波器一起對(duì)同一個(gè)電源模塊進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)的測(cè)試，將數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的對(duì)比分析，從而驗(yàn)證示波器電源分析的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。如下圖1為本次測(cè)試的方案架構(gòu)框圖。

圖1 測(cè)試方案框架

二、測(cè)試項(xiàng)目

功率測(cè)試：通過(guò)測(cè)量電源輸入端電壓與電流的情況，反映輸入端的電源能量的消耗的狀況。

諧波測(cè)試：諧波指的是信號(hào)頻率為基波頻率（50Hz）整數(shù)倍的波形，電源諧波的產(chǎn)生會(huì)增大電源系統(tǒng)的諧波損耗，降低電源利用率，使電源端負(fù)載等設(shè)備過(guò)載運(yùn)行，縮短使用壽命。

三、具體接線(xiàn)

1、示波器與電源模塊接線(xiàn)原理

    首先測(cè)量電源模塊輸入端的電壓和電流，需使用高壓差分探頭與電流探頭分別將電源輸入端的信號(hào)接入示波器的通道1和通道2，如下圖2所示。

圖2 探頭接入線(xiàn)路

2、PA2000mini與電源模塊接線(xiàn)原理

圖3 功率分析儀接線(xiàn)原理

上圖中的電壓表就相當(dāng)于功率分析儀電壓接口的兩端，電流表就相當(dāng)于功率分析儀電流接口的兩端。

3、總的接線(xiàn)圖

通過(guò)了解兩種儀器的接線(xiàn)原理，下圖4為兩儀器與電源模塊接線(xiàn)情況。

圖4 實(shí)物接線(xiàn)原理

接線(xiàn)中注意以下幾點(diǎn)：

（1）、電源輸入線(xiàn)的N零線(xiàn)無(wú)需接入到電源模塊中如圖4中的深紅色線(xiàn)所示，直接與功率分析的電壓接線(xiàn)端負(fù)端相接。

（2）、電壓探頭和電流探頭測(cè)量前請(qǐng)進(jìn)行偏移校正。

（3）、電流鉗在接入示波器之前要進(jìn)行空載消磁、調(diào)零。

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物圖如下圖5所示。

圖5 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物圖

五、測(cè)試過(guò)程

1、將信號(hào)接入示波器后，進(jìn)入通道【1】和通道【2】的菜單界面，分別修改兩探頭的探頭比率，與探頭上的檔位一致。

2、點(diǎn)擊【Auto Setup】，調(diào)節(jié)垂直靈敏度和垂直偏移檔位，讓信號(hào)在屏幕中央較好的顯示。

3、點(diǎn)擊【Analyze】進(jìn)入電源分析測(cè)試界面，點(diǎn)擊【功能】選擇“諧波分析”，點(diǎn)擊【參數(shù)配置】進(jìn)入?yún)?shù)配置界面，如下圖6所示。

圖6 參數(shù)配置

4、功率分析具體操作請(qǐng)查看其具體用戶(hù)使用手冊(cè)。兩儀器同時(shí)測(cè)量相關(guān)的參數(shù)，同一時(shí)刻停止下來(lái)記錄數(shù)據(jù)，得到數(shù)據(jù)如下圖7、圖8所示。

圖7 諧波分析測(cè)量結(jié)果

圖8 功率分析諧波分析表

六、結(jié)果分析

從圖7與圖8中的數(shù)據(jù)我們進(jìn)行分析，得出表1中的比較數(shù)據(jù)。

表1電源諧波測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比

    需要特別注意的是，由于被測(cè)電源模塊是工業(yè)區(qū)市電供電，供電電源本身一直在變化，導(dǎo)致即便是同一臺(tái)儀器測(cè)量被測(cè)電源模塊時(shí)，測(cè)量值也一直在變化（尤其是各次諧波變化非常大，如第1次諧波一直在0.1mA~10mA之間跳變），而示波器和功率分析儀無(wú)法地在同一時(shí)刻停止下來(lái)記錄數(shù)據(jù)，因此兩臺(tái)儀器的值或多或少會(huì)存在偏差，但偏差都比較小，從而驗(yàn)證了示波器電源測(cè)試分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

圖9 兩儀器諧波值與標(biāo)準(zhǔn)限值趨勢(shì)圖

    從上圖可了解兩臺(tái)儀器所測(cè)的電流諧波值均滿(mǎn)足IEC61000-3-2標(biāo)準(zhǔn)的諧波限值標(biāo)準(zhǔn)，都在限制范圍內(nèi)。隨著諧波階次越大，奇次諧波值就越小，諧波對(duì)電路信號(hào)的危害就越小。

總結(jié)

ZDS2024 系列示波器標(biāo)配電源分析測(cè)試功能，在保證測(cè)量精度的基礎(chǔ)上，大大提高電源研發(fā)和測(cè)試的效率，你趕緊試試吧。