磁芯材質(zhì)的通量密度B和磁場(chǎng)強(qiáng)度H之間的關(guān)系,對(duì)電感器或變壓器的設(shè)計(jì)甚為重要。這一特性的斜率是磁芯材料的磁導(dǎo)率μ,它對(duì)電感有影響作用。磁芯材料在高通量密度時(shí)將處于飽和狀態(tài),從而導(dǎo)致磁導(dǎo)率和電感的大幅度降低。B-H回路內(nèi)所含面積等于磁心材料容積單位中每一周期所損耗的能量(磁芯損耗)。通過B和H之比,您便可驗(yàn)證開關(guān)變流器中磁元件的磁芯損耗和飽和度(或缺少飽和度)之情況。這種測(cè)量甚至可在變流器運(yùn)行期間,在其內(nèi)的電感線圈上進(jìn)行。
用法拉第(Faraday)定律可確定出通量密度B與施加在繞組上的電壓積分的關(guān)系。因此,我們可通過捕獲并求繞組電壓波形的積分而測(cè)定B(t)。用安培(Ampere)定律可確定出磁場(chǎng)強(qiáng)度H與繞組電流的關(guān)系(或,在多匝繞組元件中,與所有繞組的總安匝的關(guān)系)。我們可通過DC電流探頭捕獲電流波形的方式來測(cè)量H(t)。對(duì)于多匝器件,該電流探頭可一次夾在所有繞組上(如果匝比不是1:1,多匝則須按其它匝比與電流探頭連接)。
五、 測(cè)量熒光燈電子鎮(zhèn)流器的啟動(dòng)和運(yùn)行模式
電子鎮(zhèn)流器中有一個(gè)高頻變流器,它以AC激勵(lì)燈管,頻率范圍通常為50至100Khz。鎮(zhèn)流器必須提供一個(gè)高壓才能啟動(dòng)燈管;啟動(dòng)過程可能需要幾十毫秒。燈管啟動(dòng)后,變流器須(以較低的電壓)提供穩(wěn)壓電流,使燈以穩(wěn)定的亮度和功率運(yùn)行。為了確保熒光燈使用中的可靠性,測(cè)定啟動(dòng)瞬態(tài)期間的電壓和電流波形是必不可少的測(cè)量工作。
晶體管的開關(guān)時(shí)間,其持續(xù)時(shí)間通常為幾十納秒,而開關(guān)周期則是十或二十毫秒,啟動(dòng)瞬態(tài)可持續(xù)幾十毫秒。捕獲這些事件需要每秒幾十或幾百兆樣值(Megasample)的取樣速率,記錄長(zhǎng)度需為幾十毫秒。
六、 將開關(guān)電源紋波和AC線路紋波分離
在線性電源中,測(cè)量?jī)杀豆ゎl(120Hz)輸出紋波較為容易,因?yàn)槟稍诰€路電壓上觸發(fā)示波器,然后由示波器顯示工頻紋波。但在開關(guān)型電源中則不同,輸出信號(hào)由上百kHz的開關(guān)紋波以及其它噪聲所影響,故很難對(duì)AC線路整流波動(dòng)產(chǎn)生的輸出電壓的紋波分量進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量功率因數(shù)校正的離線整流器中的輸入電流波形質(zhì)量時(shí),也有同樣的問題。
七、 測(cè)量開關(guān)變換過程中的瞬時(shí)功率和平均功率
在開關(guān)變流器中,當(dāng)電流流過其導(dǎo)通正向電壓降時(shí),功率晶體管中將感生傳導(dǎo)損耗。在開啟和切斷的開關(guān)躍遷期間,可觀察到在晶體管中有大量的可導(dǎo)致開關(guān)損耗的瞬時(shí)電壓和電流。開關(guān)損耗一般來源于二極管反向恢復(fù)和MOSFET漏極-源電容。即使晶體管的開關(guān)時(shí)間很短,但開關(guān)產(chǎn)生的平均功率損耗是顯著的
以傳統(tǒng)的測(cè)試方法很難做這種測(cè)量,因?yàn)殚_關(guān)跳變期間的電壓和電流波形錯(cuò)綜復(fù)雜,而且晶體管在通態(tài)和斷態(tài)期間的電壓變化很大。總MOSFET損耗雖然可用熱耗散法加以測(cè)定,但這些方法存在這機(jī)械和精度方面的問題。通過電壓電流乘積方法精確地測(cè)量開關(guān)型晶體管中的平均損耗之能力,為設(shè)計(jì)工程師提供了一種很有用的基本工具。
八、 測(cè)量PFC升壓(Boost)變換器中的晶體管損耗
測(cè)量開關(guān)電源變換器中的傳導(dǎo)和開關(guān)損耗,過去是一項(xiàng)非常艱難的任務(wù)。在開關(guān)跳變期間,較高的瞬態(tài)電壓和電流都同時(shí)施加于晶體管,從而導(dǎo)致相當(dāng)大的能量損耗。測(cè)量這種損耗需要瞬態(tài)電壓和電流波形相乘并求積分。此外,晶體管開啟期間還會(huì)出現(xiàn)傳導(dǎo)損耗,其程度等于正向電壓降乘以導(dǎo)通電流。因此必須乘以晶體管瞬態(tài)電壓和電流,并求開關(guān)周期上產(chǎn)生的瞬態(tài)功率波形的積分。除以開關(guān)周期后,便可獲得平均功率損耗。
經(jīng)功率因數(shù)校正的整流器須對(duì)其輸入電流波形進(jìn)行控制,才能使用施加的AC線路電壓。在這些變流器中,開關(guān)的占空比通常隨AC線路周期變化。這些變流器的損耗計(jì)算,又因該損耗隨AC線路周期變化之事實(shí)而進(jìn)一步復(fù)雜化。若需計(jì)算晶體管的平均損耗,須在快速(幾十納秒)開關(guān)躍遷期間,精確地求出瞬態(tài)功率積分的同時(shí),又要在半工頻周期上求積分。