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來進(jìn)行對比測試，驗(yàn)證ZDS 2000 PIUS示波器電源測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

    本次現(xiàn)場測試選用了220V電源模塊作為測試的對象，利用ZDS2024 Plus示波器的電源測試分析功能對電源輸入信號的功率參數(shù)和諧波參數(shù)進(jìn)行測試。

一、測試框架結(jié)構(gòu)圖

    為了能夠驗(yàn)證測試結(jié)果的準(zhǔn)確性，選擇高精度功率分析儀PA2000mini作為對比的儀器，與ZDS2024 Plus示波器一起對同一個(gè)電源模塊進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)時(shí)的測試，將數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的對比分析，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為本次測試的方案架構(gòu)框圖。

圖1 測試方案框架

二、測試項(xiàng)目

功率測試：通過測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。

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

三、具體接線

1、示波器與電源模塊接線原理

    首先測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 探頭接入線路

2、PA2000mini與電源模塊接線原理

圖3 功率分析儀接線原理

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、總的接線圖

通過了解兩種儀器的接線原理，下圖4為兩儀器與電源模塊接線情況。

圖4 實(shí)物接線原理

接線中注意以下幾點(diǎn)：

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

（2）、電壓探頭和電流探頭測量前請進(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)場實(shí)物圖如下圖5所示。

圖5 現(xiàn)場實(shí)物圖

五、測試過程

1、將信號接入示波器后，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，讓信號在屏幕中央較好的顯示。

3、點(diǎn)擊【Analyze】進(jìn)入電源分析測試界面，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查看其具體用戶使用手冊。兩儀器同時(shí)測量相關(guān)的參數(shù)，同一時(shí)刻停止下來記錄數(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電源諧波測試數(shù)據(jù)對比

    需要特別注意的是，由于被測電源模塊是工業(yè)區(qū)市電供電，供電電源本身一直在變化，導(dǎo)致即便是同一臺儀器測量被測電源模塊時(shí)，測量值也一直在變化（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法地在同一時(shí)刻停止下來記錄數(shù)據(jù)，因此兩臺儀器的值或多或少會存在偏差，但偏差都比較小，從而驗(yàn)證了示波器電源測試分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

圖9 兩儀器諧波值與標(biāo)準(zhǔn)限值趨勢圖

    從上圖可了解兩臺儀器所測的電流諧波值均滿足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，諧波對電路信號的危害就越小。

總結(jié)

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