具有長存儲的示波器，不僅能捕獲和顯示高頻開關型電源開關轉換信號的詳細信息，甚至可通過持續時間長達許多毫秒的瞬態信號捕獲顯示。示波器可在啟動或保護模式期間，或在經過功率因數校正的離線整流系統的整個AC線路周期上，一次記錄多達四個波形的高分辨率信號細節。有些型號的示波器內置有功能強大的波形計算功能，可用來計算瞬時或平均功率損耗或諧波頻譜，并可在示波器屏幕上直接顯示計算結果。波形計算功能也可用于提高測量值的精度。

在某些示波器上，高壓差分探頭以及DC電流探頭可直接插在前面板上，對開關型電源波形進行懸浮測量。用戶可通過校準測試夾具自動校準和設置所有探頭的零電平。

有些型號的示波器配備有內置的WindowsPC系統，因而可簡化示波器與個人PC機之間的數據傳輸工作。波形可作為圖形文件導出并直接在文本編輯或演示程序中使用。用戶還可以將數值數據導出至個人PC機，然后用電子表格或數學程序作進一步的分析。此外，也可用內置的軟驅或內置的以太網連接將這些文件傳輸到其它電腦系統。這些功能可用于記錄兩種變流器系統的瞬態和保護模式，或用于分析磁芯損耗。

本《應用說明》將討論RTO64示波器在電源電子設備方面的應用，以使用戶能充分利用這種儀器的強大功能，來滿足實際工作中的各項測量需要，如紋波、平均功率損耗、AC電流線路諧波，以及B-H特性等。

一、捕獲和分析高壓側柵極驅動波形

如果開關變流器中含沒有參考接地的晶體管，則很難捕獲柵驅動器電路的波形。例如，圖1中的半橋電路的高壓側MOSFET（場效應晶體管）就是沒有參考接地的。為了驗證工作正確與否，需對高壓側激勵器所產生的柵-源電壓進行測量。

標準的電壓探頭不能直接測量柵-源電壓，因為探頭的接地端子是通過示波器和其電源與接地相連。斷開安全接地則會使示波器置于"懸浮"狀態，這是很不安全的作法；而且，這種作法還會產生不正確的測量值，因為示波器電源內的共模電容會中斷被測電路的運行。

有兩種標準的電壓探頭可分別用來測量柵-接地和源-接地電壓。然后可通過減去通道、移除共模信號（即源-接地電壓）求得柵-源電壓。但當柵-源電壓小于電源電壓時，這種方法則不盡人意，因為不當的共模信號有使輸入放大器達到飽和。

二、捕獲和分析電流控制的DC-DC變流器中的保護模式

RTO64示波器的高分辨率捕獲功能，長記錄長度以及高取樣速率，是捕獲和分析電流控制的DC-DC變流器中的保護模式所需的理想工具。您可通過這些功能確定每一周期的限流電路是否能正常工作。該系列儀器可輕而易舉地以超高的分辨率捕獲瞬態信號，非常適合于觀察電流控制變流器中每一周期的限流電路工作情況。

三、測量經功率因數校正（PFC）的AC-DC整流器中的線路電流諧波

RTO64示波器配備有長記錄長度、快速傅里葉變換（FFT）數學計算和自動測量功能，是測量經功率因數校正（PFC）的AC-DC開關型整流器中AC線路電流諧波的一流工具。

該示波器的數學計算功能包括時域和頻域中的波形頻譜分析。各種頻域控制都和傳統的頻譜分析儀相似，能設定中心頻率、跨距和分辨率帶寬。示波器采用FFT函數繪制測定波形的幅度和相位頻譜。我們在此繪制了測定的AC線路電流波形的諧波幅度。

四、監視磁芯飽和與顯示B-H特性

RTO64示波器可用來在測試和操作兩種條件下，監測磁芯飽和并顯示B-H的特性；方法是：用示波器的波形積分計算功能進行計算，然后將波形數值數據導出至Excel電子表格或其它數據分析工具。

這種高性能示波器可用來以幾種格式導出波形、圖像和測量值，以使您隨后能用其它應用工具進行進一步的分析。測量使用.csv格式（逗號分隔方式）時可直接導入至Excel電子表格。以.csv格式導出的波形不含定時和標度信息；而是把波形作為帶幅度而無單位的值加以導出。數據將按順序寫入文件，即從波形的第一個樣值到最后一個樣值。

磁芯材質的通量密度B和磁場強度H之間的關系，對電感器或變壓器的設計甚為重要。這一特性的斜率是磁芯材料的磁導率μ，它對電感有影響作用。磁芯材料在高通量密度時將處于飽和狀態，從而導致磁導率和電感的大幅度降低。B-H回路內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，您便可驗證開關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。這種測量甚至可在變流器運行期間，在其內的電感線圈上進行。

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系。因此，我們可通過捕獲并求繞組電壓波形的積分而測定B(t)。用安培（Ampere）定律可確定出磁場強度H與繞組電流的關系（或，在多匝繞組元件中，與所有繞組的總安匝的關系）。我們可通過DC電流探頭捕獲電流波形的方式來測量H(t)。對于多匝器件，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、 測量熒光燈電子鎮流器的啟動和運行模式

電子鎮流器中有一個高頻變流器，它以AC激勵燈管，頻率范圍通常為50至100Khz。鎮流器必須提供一個高壓才能啟動燈管；啟動過程可能需要幾十毫秒。燈管啟動后，變流器須（以較低的電壓）提供穩壓電流，使燈以穩定的亮度和功率運行。為了確保熒光燈使用中的可靠性，測定啟動瞬態期間的電壓和電流波形是必不可少的測量工作。

晶體管的開關時間，其持續時間通常為幾十納秒，而開關周期則是十或二十毫秒，啟動瞬態可持續幾十毫秒。捕獲這些事件需要每秒幾十或幾百兆樣值（Megasample）的取樣速率，記錄長度需為幾十毫秒。

六、 將開關電源紋波和AC線路紋波分離

在線性電源中，測量兩倍工頻（120Hz）輸出紋波較為容易，因為您可在線路電壓上觸發示波器，然后由示波器顯示工頻紋波。但在開關型電源中則不同，輸出信號由上百kHz的開關紋波以及其它噪聲所影響，故很難對AC線路整流波動產生的輸出電壓的紋波分量進行測量。測量功率因數校正的離線整流器中的輸入電流波形質量時，也有同樣的問題。

七、 測量開關變換過程中的瞬時功率和平均功率

在開關變流器中，當電流流過其導通正向電壓降時，功率晶體管中將感生傳導損耗。在開啟和切斷的開關躍遷期間，可觀察到在晶體管中有大量的可導致開關損耗的瞬時電壓和電流。開關損耗一般來源于二極管反向恢復和MOSFET漏極-源電容。即使晶體管的開關時間很短，但開關產生的平均功率損耗是顯著的

以傳統的測試方法很難做這種測量，因為開關跳變期間的電壓和電流波形錯綜復雜，而且晶體管在通態和斷態期間的電壓變化很大。總MOSFET損耗雖然可用熱耗散法加以測定，但這些方法存在這機械和精度方面的問題。通過電壓電流乘積方法精確地測量開關型晶體管中的平均損耗之能力，為設計工程師提供了一種很有用的基本工具。

八、 測量PFC升壓（Boost）變換器中的晶體管損耗

測量開關電源變換器中的傳導和開關損耗，過去是一項非常艱難的任務。在開關跳變期間，較高的瞬態電壓和電流都同時施加于晶體管，從而導致相當大的能量損耗。測量這種損耗需要瞬態電壓和電流波形相乘并求積分。此外，晶體管開啟期間還會出現傳導損耗，其程度等于正向電壓降乘以導通電流。因此必須乘以晶體管瞬態電壓和電流，并求開關周期上產生的瞬態功率波形的積分。除以開關周期后，便可獲得平均功率損耗。

經功率因數校正的整流器須對其輸入電流波形進行控制，才能使用施加的AC線路電壓。在這些變流器中，開關的占空比通常隨AC線路周期變化。這些變流器的損耗計算，又因該損耗隨AC線路周期變化之事實而進一步復雜化。若需計算晶體管的平均損耗，須在快速（幾十納秒）開關躍遷期間，精確地求出瞬態功率積分的同時，又要在半工頻周期上求積分。