1-是德-电源的完整性和精确的功率

1、电源完整性的测试和精确的功率分析 饶骞中国区市场开发经理是德科技电源与能源事业部Kentage是德科技是德科技电源电源和能源事业和能源事业部部Power & Energy Division Profile September 20132超过超过50年的测试电源开发和生产经验年的测试电源开发和生产经验丰富的产品系列丰富的产品系列 超过8大类的产品系列300 多个产品型号功率20-200KW每年推出2类新产品系列无线及无线及智能设备低功耗智能设备低功耗分析分析功耗特性测试的行业标准无线通信、医疗设备、汽车电子、电子穿戴设备新能源领域新能源领域电池性能及安全性能测

2、试电源、逆变器测试功率分析 * Date to be finalized once market model formedPage大功率：5kW, 10kW, 15kW 系列，一个14个型号。通过主从模式的并联，未来可以拓展到 60-200kW全部型号是自动量程电源单台最高电压1.5kV, 最大电流510A0.1% 的电压精度；0.2% 的电流精度3U高端，全机架宽度 GPIB， USB，LXI Core 接口完备的过压、过流和过温保护 5KW-200KW自动量程电源：自动量程电源：N8900系列系列 5 kW10 kW15 kW80 V170 A340 A510 A200 V70 A140

3、A210 A500 V30 A60 A90 A750 V20 A40 A60 A1000 V30 A1500 V30 A新产品新产品Page光光伏模拟器伏模拟器 N8957APV 1500V 电压，业界最高 通过并联，可以构成150KW的光伏模拟器系统 自动量程功率输出，更大的工作范围 (15kW, 1500V, 30A) 自动生成IV曲线和列表模式 2013 Agilent Technologies 500 V1500 VPV Simulation RequirementsInverter MPPTPageN6900/N7900 系列先进电源系统系列先进电源系统(APS)测试测量行业功能最强

4、大的测试测量行业功能最强大的DCDC电源系统电源系统 APS先进电源系统硬件特点体积小，速度快，低输出噪声两象限工作能力，同时具备电源或电子负载功能与高端台式万用表相当的测量精度无缝量程切换功能，同时测量毫安到几十安培电流 14585A软件特点电压电流的长时间数据记录功能电压电流短时间波形采集功能电压电流的输出波形编辑功能电压电流波形的捕捉和回放多种触发/保护功能，灵活的功率配置提供图形化操作界面新产品新产品Page百般准备百般准备,从容应对从容应对PageN6705直流电源分析仪直流电源分析仪Customizable in Footer7集成多种测试仪器于一身集成多种测试仪器于一身1 至 4

5、 路高性能电源输出数字电压表和电流表电压表精度:0.025%+50 V,18位)电流表精度:0.025%+8nA,18位) 数据采集/示波器/波形发生器双象限电源100 kHz 任意波形带宽，可以生成所需要的任意波形电压、电流波形、脉冲、噪声等信号200 kHz, 18-bit 数据采样配合无缝量程切换功能，实际测量动态范围相当于28-bits AD采样,搭配相应的模块可实现nA至A级动态电流的量测四大类,30多种模块与之搭配应对不同的测试要求Page是德科技（中国）有限公司以是为本 以德致远 专注测量75载开关电源的分析和电源完整性测试精确的功率分析电源瞬态的仿真电源热损耗测试内容安排内容安

6、排3Power & EnergyPage开关电源趋势Power Measurements & Analysis9设计优化设计优化提高转换效率提高功率密度 提高可靠性控制EMI; 符合EMC要求符合法规要求(IEC, CB,UL)减少热损耗降低成本这些都要增加测试时间这些都要增加测试时间!Page示波器测试开关电源Page 10VOLNE输出端分析输入端分析开关器件分析调制分析Page示波器的开关电源测试方案Page 11测量参数输入端分析电源质量: 有功功率, 无功功率, 视在功率, 相位角, 功率因素, 波峰因子电流谐波失真: 最多40次谐波测试 (支持IEC61000-3-

7、2 和 A,B,C,D。包含总谐波失真THD), 浪涌电流 开关器件分析开关损耗(功率和能量)导通损耗(功率和能量)信号变化速率(dV/dt 和 di/dt)调制分析: 占空比, 频率, 脉冲宽度(对比时间)输出端分析输出纹波 PSRR瞬变响应开启/关断时间效率时滞校准使用U1880A时滞校准夹具自动调整电流探头及电压探头的时间延时U1881A PC机用功率分析软件包(含在PWR选件中)报告生成SOA安全工作区测量，SOA 模板编辑Rds测量3000T/4000X示波器电压探头(300MHz) 电流探头100MHz)Page输入端测量:电流谐波Power Measurements &

8、Analysis12对电流波形做FFT分析.按照IEC61000-3-2 (Class A, B, C, or D)标准比对FFT 波形的奇次/偶次谐波幅度.测量最多40th谐波支持RTCA DO-160E航空电源标准.支持50/60/400Hz 工频电流提供每个谐波Pass/Fail 自动提示显示方式可以在图表显示/条型显示方式切换Page开关器件分析开关器件分析:开关器件功率损耗开关器件功率损耗Power Measurements & Analysis13探头时延校准可以提高损耗测试精度.示波器测量一个开关周期内的能量损耗.通过局部放大可以测试开关周期不同阶段的损耗.P非导通阶段非

9、导通阶段 = 0W零偏置校准可以提高损耗测试精度.Page电源完整性测试电源完整性测试l14 电压偏移 PARD (周期和随机性干扰) 直流电压的纹波,噪声,开关瞬变. 静态和动态负载响应. 可编程直流电压响应. 高频瞬变和噪声. 高低温产品验证.电源完整性测试项目电源完整性测试项目Page电源纹波/噪声测试的主要考虑因素 测量系统的底噪声 量程和电压测量范围 负载对被测系统的影响 带宽对测量的影响15Page电源测试中噪声的来源探头及前置放大器噪声信号 (DUT)示波器显示ADC输出信号Page探头衰减比对底噪声的影响10:1 探头1:1 探头20 mVp-p 信号N7020A: 衰减倍数:

10、 1:1 最小至1.09 mV/divPage 1810:1探头探头+长地线长地线10:1探头探头+短地线短地线1:1 探头探头+长地线长地线1:1 探头探头+短地线短地线 输出电压纹波噪声测试方法PageN7020A有源纹波探头N7020A高带宽低噪声探头：v 高达2GHz带宽v 低噪声,衰减比仅为1.1:1v 高达+/- 24V的偏置范围v 高输入阻抗：50 K DCPageS系列示波器加N7020A探头的底噪声指标某公司某公司6*: 13.3mV p-pKeysight N7020A: 0.87mV p-p16 mVPage不同探头的偏置范围N2796A 2 GHz 10:1 有源探头底

11、噪: 23 mV p-p 最高 +/- 5V 偏置电压N7020A 2 GHz 1:1 有源探头底噪: 3 mV p-p 最高 +/- 24 V 偏置电压40 mVN7020A: 直流偏置范围:+/-24V Page不同带宽测量到的纹波噪声N7020A 2 GHz, 1.1:122N2870A 35 MHz, 1:1Page是德科技（中国）有限公司以是为本 以德致远 专注测量75载开关电源的分析和电源完整性测试精确的功率分析电源瞬态的仿真电源热损耗测试内容安排内容安排3Power & EnergyPage是德科技（中国）有限公司以是为本 以德致远 专注测量75载只关乎精度只关乎精度（效

12、率大于100%？）24效率定义： = 输出功率 输入功率依据测试精度,测量的效率范围为89% (92W 输出/101W 输入)至 101% (98W 输出/97W 输入)结论：效率测量误差与被测件的实际值相关，在测试精度要求较高时，低精度的测量仪表将无法满足，甚至出现与理论相悖的测试结果。太阳能板DC输入逆变器AC输出100 W95 WIN：功率测量 97W to 103W= 100W +/- 3%OUT:功率测量92W to 98W= 95W +/- 3%太阳能逆变器实际效率为95%=100 W 输入95 W 输出精度精度 3%的测量仪表的测量仪表Power & EnergyPage

13、是德科技（中国）有限公司以是为本 以德致远 专注测量75载为什么需要功率分析仪?交、直流的功率消耗功率转换的效率交流功率参数频率 功率因素PF相位差示波器是否可以完成这个测试任务?. 待续25直流电子负载PA2201A功率分析仪测量输入功率测量输出功率交流输入直流输出交流源被测件 = 交流-直流适配电源典型的功率分析典型的功率分析及测量及测量谐波分量总谐波失真THD功率W, VA, VAR隔离、浮置的高电压输入可直接测量交流线电压无需差分电压探头或电流探头周期性测量，不支持单次触发无实时波形显示无法完成功率随时间快速变化的测量业界业界功率分析的关键参数功率分析的关键参数Power &

14、EnergyPage简化工作台和操作26电压测量，需要使用差分电压探头电流测量，需要使用外部电流探头电压、电流探头需要进行严格的相位校准相位校准效率测试时，需要输入、输出端都具有电压、电流探头及实时功率测量；电压、电流、功率因数PF，效率等测试精度较低；三相测试需要更多的电压和电流通道（典型需要典型需要 四个电压四个电压+四个电流四个电流）Power & EnergyPage当前功率测量设备的类型27功率计或基础性功率分析仪高性能功率分析仪带功率分析功能的示波器实时波形的高性能功率分析仪NewPower & EnergyPage当前功率测量设备的类型测量数据测量数据测量信号类测

15、量信号类型型易用易用性性带宽带宽精度精度电压浮电压浮地地1基本性能功率分析仪数字周期信号简单 100 MHz1%-5%8-12 bits否测量精度、带宽、使用性的折中28IntegraVision PA2200Page是德科技全新是德科技全新IntegraVision系列功率分析仪系列功率分析仪29高精确度16比特分辨率直接的电流测量1000V电压隔离度IntegraVision PA2200功率功率 分析仪分析仪高精度16-bit 分辨率1000V 浮地及隔离直接电流测量示示 波波 器器 周期信号触发和突发信号实时波形显示大屏幕触控将 精确的电源参数测量 与 触摸屏操控的示波器 合二为一Pa

16、ge后面板的连接端子30 电压输入BNC外部电流探头外部电流探头或传感器输入电流输入: 标配 2组 电流量程2 Arms 和和 50 Arms1000 Vrms 电压隔离LAN通讯USB通讯外部触发（SMA）IntegraVision PA2200DUTPage实际测试连接图外部电流探头31使用简单，但精度通常较低，适用于电流50A，或频率 100KHz的场合。DUT电压V 电流I支持支持 是德科技是德科技以下型号的以下型号的电流探头：电流探头：1146BN2780BN2781BN2782BN2783BIntegraVision PA2200PagePA2201A 主要技术指标精确测量,功能多

17、样,可视化,可触控 记录存储：4M 点（每个独立波形） 时基: 50 s/div (500s ) 最大; 20 s/div (200 s) 最小 电压测量: 1000 Vrms 电压带宽：BW = 2 MHz 电流测量: 内置2组电流测量(2 Arms 和 50 Arms) 电流带宽：BW = 100 KHz 支持外部电流探头，电流转换和变换器，最大电压10V 外部电流带宽：BW = 2 MHz32IntegraVision PA2200 隔离及浮地电压 1000 V (Cat II) 支持 AC, DC 及 AC+DC测量 测试精度 0.05% ( 50/60 Hz) 16比特，5 MSs/

18、s（每个独立波形）Page是德科技功率分析仪的测量功能传统示波器般操控(基于Mark光标)Delta-T, Delta-V, Delta-I, Delta-W, RMS, P-P, Frequency, Duty Cycle, Rise/fall-time, etc功率分析测量DC-RMS, AC-RMS, W, VA, VAR, Power Factor, Phase Angle, Crest Factor定制化的测量Efficiency, Inrush Current, Ripple谐波分析FFT, THD,高达100 次谐波频率能量累积测量Amp-Hours, Watt-Hours支持长

19、达10天的 A-H, W-H累积33操控如示波器，但进行的是功率分析IntegraVision PA2200Page 34实时显示电压、电流及功率波形1. 更改的显示轨迹由 VIP 至 V；2. 使用触屏进行放电；3. 可清晰观察和分析微小电压瞬态特性Power & EnergyPage 35电压、电流、功率等各种测量功能支持所有的示波器标准的测量功能峰峰值Pk-Pk最大值Max最小值Min有效值Rms平均值Avg频率Freq周期Period上升沿Rise Time下降沿Fall Time.支持全参数快照支持功率分析测量的CWACWA - Continuous Whole Cycle

20、AnalysisPower & EnergyPage 36电能质量的测量交流信号电能质量测量：电压（AC+DC，AC，DC）电流（AC+DC，AC，DC）功率 （有功、视在、无功）功率因数波峰因子直流信号电能质量测量：电压（AC+DC，AC，DC）电流（AC+DC，AC，DC）功率 纹波波峰因子Power & EnergyPage瞬态电压及电流的精密测量37启动浪涌电流启动浪涌电流交流中断时，输出的响应交流中断时，输出的响应Power & EnergyPage 38谐波分析支持IEC 61000-3-2标准（标配）支持数据列表，直方图显示直方图与数据列表的关联选择基准频

21、率任意配置最高分析至250次谐波Power & EnergyPage 39转换效率测量允许配置任一通道作为输入或输出输入/输出均可以为交流或直流分别测量输入功率输出功率转换效率Power & EnergyPage 40电能质量随时间变化录制Data Log功能用于分析电能质量包括电压、电流、功率、PF、能量、效率随时间的变化趋势；PA2201A Data Log功能为标配，无需额外付费购买；PA2201A Data Log数据会直接写入外部U盘CSV文件。通过Excel直接打开数据文件。行坐标为时间;列坐标包括电压，电流，功率，PF等Power & EnergyPage

22、 41能量累积测量能量累积用于统计某时间段内的消耗或储存的电量总和，典型的应用为电池充、放电电量；供电设备消耗电量。统计内容包括：瓦特时安培时伏安时平均功率电流有效值伏安有效值最大功率最大电流持续时间Power & EnergyPage即将推出4通道PA2203A 42DUTAC1- AC 单相或 DCAC2- AC3- Ch 1Ch 2Ch 3Ch 4三相输入直流或单相输出即将上市IntegraVision PA2200Page是德科技（中国）有限公司以是为本 以德致远 专注测量75载开关电源的分析和电源完整性测试精确的功率分析电源瞬态的仿真电源热损耗测试内容安排内容安排3Power

23、 & EnergyPage什么是瞬态电压仿真？在直流供电设备中，实际的供电电路无法保证绝对稳定的直流44-锂电池作为电源，由于内阻的影响，输出电压随电流变化而波动。锂电池作为电源，由于内阻的影响，输出电压随电流变化而波动。-电源同时给多给负载供电，当某个负载突然断开或接入时，出现瞬间跌落甚至抛负载现象。电源同时给多给负载供电，当某个负载突然断开或接入时，出现瞬间跌落甚至抛负载现象。-汽车、飞机等电池与发动机供电切换过程中出现的电压跌落及震荡。汽车、飞机等电池与发动机供电切换过程中出现的电压跌落及震荡。Power & EnergyPage什么是瞬态电压仿真？交流供电设备必须面对交

24、流电网的瞬态变化干扰交流供电设备必须面对交流电网的瞬态变化干扰35高频噪音干扰“切换瞬变”尖峰 纯净稳定的正弦波“振铃式”瞬态干扰电压下陷电压上涌“换相失真”干扰市电停电频率不稳Power & EnergyPage为什么及哪些产品需要进行瞬态仿真测试？9在实验室模拟实际现场可能会发生的电压波动，对产品进行“抗干扰”性能评估，确保产品能够在实际环境中正常工作及性能。对电子电器设备工作稳定性要求较高的行业及应用，如汽车，高铁，飞机，医疗，军用设备，通信网络，数据服务中心等的关键电源及电子电器设备。等级等级在施加骚扰期间在施加骚扰期间在施加骚扰之后在施加骚扰之后一级能执行其预先设计的所有功能

25、二级有一项或多项指标超出规定的偏差自动恢复到正常工作范围内三级不执行其预先设计的一项或多项功能能自动恢复到正常操作状态四级不执行其预先设计的一项或多项功能需要通过简单的“操作或使用”复位动作，才能自动恢复到正常操作状态五级不执行其预先设计的一项或多项功能如果不修理或不替换装置或系统，则不能恢复其正常操作。Power & EnergyPage汽车电子产品供电特性测试要求ISO1675011Power & EnergyPage常用的瞬态电压仿真及测试的标准18ISO 16750， 道路车辆一电气和电子装备的环境条件和试验ISO 7637， 道路车辆-来自传导和耦合的电气骚扰GJB-

26、181，GJB-181A，飞行电子设备供电特性GJB-298，军用车辆28伏直流电气系统特性IEC 61000-4-29，各种电气与电子设备作电磁兼容性的测试RTCA DO-160F,机载设备环境条件和试验程序各种按照产品供电特性自定义的电压瞬态要求，如下图为某IC设计工作自定义波形Power & EnergyPage N6705直流电源分析仪平台上的瞬态仿真N6705 家族提供四个系列的电源模块: 高性能/精密电源模块，最高电压60V，最大功率500W电源模块型号电源模块型号最高电压最高电压功率功率*电压上编程时间电压上编程时间*电压下编程时间电压下编程时间N6751/N6752A/

27、N6761/N6762A50 V50W100 W1.5ms1.3msN6753A/N6763A/N6755A/N6765A20 V300 W500W1.5ms1.8msN6754A/N6764A/N6756A/N6766A60 V300 W500W2.0ms2.2msPower & Energy21Page 23满足瞬态模拟电压调节速度要求Power & Energy电源模块型号电源模块型号电压范围电压范围功率功率*电压上编程时间电压上编程时间*电压下编程时间电压下编程时间N6751/N6752A/50 V50W/100 W1.5ms1.3msN6753A/N6755A/20

28、V300 W/500W1.5ms1.8msN6754A/N6756A/60 V300 W/ 500W2.0ms2.2msN7954A80V1000W0.5ms0.35msN7977A 160V2000W0.5ms0.35ms如果上述车用ISO16750瞬间短路波形：1. 电压调节速度很快，理想的低落；2. 电压调节速度够快，低落幅度达到，波形不理想；3. 电压调节速度不够，幅度和波形均达不到要求。PageN7900A 先进电源系统的瞬态仿真23更高的输出电压范围 160V更大的输出功率范围，单台2KW，并联至10KW更快的编程速度，上升时间 0.5ms，下降时间 0.35ms非常优异的电源输出

29、及测量精度Power & Energy14V直流电压叠加1Vpp正弦信号电压跌落仿真Page14585A电脑端控制及分析软件24支持N6705B直流电源分析仪和N7900A系列APS 同时控制多达4台N6705B主机，最多控制16路电源通过PC控制N6705B及N7900A，进行参数设置，捕获电压，电流原始数据等；增强了数据控制和分析功能，并使用与PC相同的控制（鼠标&键盘）以及更大的显示界面；增强的缩放、局部放大、清晰的光标设置和光标运算（如mAh,mWh等能量累集）等功耗统计分析；内置标准波形正弦波，三角波，方波，扫频，噪声，阶梯等波形捕捉和回放，数据导入、导出，直接将复杂

30、波形转换为任意波形发生器输出等；提供CCDF统计分析，用于电流分布情况分析；Power & EnergyPage标准或用户定义的电压瞬态波形输出26将复杂的波形分解成多个简单波形：脉冲，正弦波，三角波等多个基本波形经过拼接后，可以生成所需要的电压顺便波形模板16750 启动波形Power & EnergyPage使用Scope或Data Logger直接观察电压/电流波形27无需外部示波器或数据记录仪，甚至可以长时间精确测量电压、电流随时间变化。从图上可以看出，非常优异的电压输出控制，无任何电压的过冲以及非常准确的时间控制。上述启动波形的5ms电压下降时间完全一致。Power

31、& EnergyPage汽车电子中真实故障波形捕捉及回放1 November 2006Scope 捕捉到的波形经过14585A软件导入，可以将波形直接上传到电源，通过电源复现出刚才的特殊电压波形优点：基于示波器、APS和N6705，方便波形故障的捕获和回放，便于调试和进行故障分析14585A软件可以直接将示波器捕捉到的波形导入APS或N6705Power & Energy29PageAC681X 系列交流电源和分析仪38可编程的电压、频率、相位、输出阻抗、失真和电流限定 任意波形的产生 内置的精密电源分析 全方面的保护特性 (OV, OV, OP, OT)最大 1000Hz 输

32、出电压和频率连续变化的控制 线电源和航空电源干扰仿真多种测量功能：Vrms, Irms, Ipeak, phase Freq., VA, watts, PF and THD电压和电流的谐波分析 自动量程的直流输出 Power & EnergyPageAC681X免费图形化GUI软件39帮助轻松实现： 电压、电流实时波形显示 电压、电流谐波分析 开机浪涌电流（Inrush）测量 瞬间供电中断（Dropout）测量 电压缓升（Surge）或缓降（Sag）测量 RTCA/DO-160标准测试集波形及测试数据轻松保存至波形及测试数据轻松保存至ExcelPower & EnergyPage用户自定义任意波形编辑及输出50Power & EnergyPage 10测试设备开机浪涌电流Inrush Power & Energy开机浪涌测试关键参数：1. 启动瞬间的相位；2. 电源可以输出瞬间峰值电流能力；Page