虽然大多数工程师规划或测验的产品都非功率器材，但想必简直每位工程师都碰到过需求验证产品电源部件的质量。这篇技术文章就功率器材规划问题和电源器材的黑盒测验问题给出一些测验主张。评论的内容包含开关电源随负载或传输线改变的呼应，验证功率器材的SOA（安全作业区）等。
如今电子职业所运用的电源绝大部分都是开关电源。开关电源中的输出功率是依托一系列的门驱动脉冲来操控的，当负载增大需求更多的功率输出时，操控输出电压的反应回路会调整门驱动脉冲的宽度（脉冲宽度变宽）；相反，当负载减小，脉冲宽度会变窄。为了验证供电设备的功用，工程师会做一系列的测验，首要包含安全作业区测验（SOA），功率损耗，上端栅极丈量，动态阻抗剖析，操控环路呼应，电源输出纹波，线电流谐波，功率因数，实践/视在功率等等。
丈量电源随负载改变的呼应
不论是电源规划工程师仍是在他们的产品中运用电源部件的工程师，他们关怀的首要问题便是，电源跟从负载改变的呼应状况怎么？图1中显现的是当负载减小时电源功用改变的剖析，这种状况和添加负载时是相似的。右下角的时基标签显现当时的时基规模是 1ms/division，所以屏幕显现的信号总时刻长度是10ms，采样率是1.0 GS/s，关于开关电源信号来说这种采样率现已足够了，屏幕显现的采样点数量是10MSamples（标签显现“10MS”）。
图 1: 最上栅格捕获了10ms门驱动脉冲波形。第二个波形显现关于门驱动脉冲一切脉宽的盯梢值。第三和第四个波形是关于门驱动脉冲信号在不同负载状态下的扩大波形
图1中最上面栅格显现的是示波器捕获的门驱动脉冲，负载改变前的时刻是1ms，改变后的时刻大约是9ms。栅格下面黄色的小三角标识，指示的是触发方位。在触发方位前和触发方位后大约半个栅格的内置，有两部分高亮的波形，其间赤色高亮的部分的扩大波形在第三个栅格中显现，紫色高亮的波形在底部栅格显现。这两个扩大的波形显现的是负载改变之前（赤色）和负载改变大约500us之后（紫色）的门驱动脉冲宽度。扩大的波形中，咱们用肉眼即可调查到负载大时电源输出更多功率（脉冲宽度更宽），负载减小时输出功率更小（脉冲宽度减小）。
以上的评论是依据肉眼调查得出的，电源输出功率关于负载改变的呼应可以从图1中的第二条蓝色曲线更深化的剖析。这条曲线是关于门级驱动脉冲宽度值的盯梢曲线。数字示波器最拿手显现依据时刻的一系列数值，这些数值不一定有必要是电压vs时刻或许电流vs时刻。在上面的电源测验事例中，工程师其实最关怀的是：“电源的操控回路是怎么呼应外接负载的改变的？”依据此，蓝色的盯梢曲线更可以阐明问题。刚开始的1ms时刻内，门驱动脉冲宽度较大，随后因为负载改变，脉冲宽度急剧减小，然后又增大呈现一个小的尖峰，接着回落一些，随后缓慢增大，然后稳定于新负载值。电源规划工程师可以运用数字示波器的这一测验功用，比方，还可以盯梢脉冲边缘的下降时刻、波形最小值等等，工程师假如想要对操控回路的呼应特性进行调试，可以先将这一波形保存下来，然后从头改善电源操控回路规划，然后再重复进行丈量，将两次的丈量成果做比较，验证调试的作用。必要的时分还可以将两条盯梢曲线相减，可以更直观得看到不同。数字示波器的这一功用，可以将开关电源操控回路的阶跃负载改变呼应变得可视化，并进行精确丈量，验证电源特性。
丈量电源安全作业区（SOA）
不管是电源的规划者仍是将电源器材集成到产品中的工程师，都需求确保电源在不同的工况下可以作业在安全区内。别的，也要求电源不会输出过高的电压/电流脉冲。工程师还需求确认缓冲二极管可以正常作业。丈量SOA时，示波器的一个通道丈量开关电源器材的电压值，另一个通道测验线路流过的电流。然后依据捕获的电压vs时刻波形和电流vs时刻波形，绘出电压vs电流的XY图。注意到图2中时基标签标明当时收集时刻是2 msec/div，采样率100 MS/s，总的采样点为2 MS (megasamples)。
图2：上图中，黄色曲线为电压vs时刻。蓝色为电流曲线。XY图的横轴为电压值，纵轴为电流值
进行SOA测验时，“不安全”的部分坐落XY图中右上角的采样点。这些采样点电压值和电流值都很高。运用力科示波器进行SOA测验时，用户可以在XY图上放置一个游标，将游标移至感兴趣的采样点方位，屏幕右下角将会显现游标方位的电压和电流vs时刻的值。这一功用对用户进行SOA测验十分便利。仪器刚开始收集到的SOA不安全采样点或许意味着浪涌电流的问题，或许之后遇到的不安全采样点问题，或许意味着关于负载忽然改变的阶跃呼应问题。
其它丈量
此文不太或许掩盖到一切的开关电源丈量项。假如您要了解更多丈量事例请登录www.lecroy.com。网站上的丈量事例包含瞬时功率，功率损耗，动态电阻值，实践功率和视在功率，线电流谐波、怎样运用脉宽调制剖析（图1）测验电源软启动进程和其它一些类型的丈量等。
一切这些丈量事例都依据丈量功率器材的电压和电流值。其间，最要害的一个环节便是运用最合适的探头进行安全精确的丈量。力科供给了许多可选的解决方案，电流探头（最大500A）和电压探头（最大20kV）。在一些运用场合，需求对浮地电压进行丈量，可以选用ADP300（20MHz带宽）和ADP305（100MHz）的高压差分探头，最大丈量1.4kV差分电压值。在其他一些测验场合，工程师往往需求测验大电压上叠加的小信号值，在这些事例中可以运用前端差分扩大器。力科DA1855A供给业界抢先的100，000:1 CMRR和超快的过载恢复能力。
总结
规划功率器材需求的测验项目许多，相同集成功率器材也需求测验电源体系。运用力科示波器的上述测验项目和功用可以大大缩短丈量时刻，简化丈量进程，加速产品的规划周期的一起不至于漏掉任何一个电源的缺点，添加规划的可靠性。
