【电气设计】输入功率测试 示波器参数

近期项目中在使用示波器测试输入功率的时候有一些疑问在本篇文章中进行总结和整理。输入功率需要明确的几个概念1. 相电压2. 线电压3. 有功功率单位 WkW对于常规的星型Y接法我们认为功率之和是三相的总和公式1但是我们从对应的仪表中读出的电压数值往往是U线电压因此我们需要把线电压转换为相电压公式2将公式2带入公式1我们就可以计算出4. 视在功率S单位VA KVA和有功功率之间的差别在功率因数之间的区别。5. KVA和KW之间的区别6. 电池AhWh的概念是什么定义电池容量单位代表电池能放出多少电荷不是能量。Wh是能量单位10Ah和含义 以1A电流放电可以放电10小时以10A电流放电可以放电1小时能量 : W Pt 因此假设电池是24V则能量为 24V *10A * 1h 240WhWh能量单位理解和Ah类似1KWh 1度电 用1Kw持续工作一小时消耗的能量。7. 隔离变压器原理正常变压原理类似高中的线圈感应理想变压器电压之比 匝数之比 U₁ / U₂ N₁ / N₂U₁400V原边U₂380V副边 N₁:N₂ 400:380 20:19例如我们确定好了副边的输出电压为380V那么我们就可以通过更改原边的匝数来适配输入电压的大小。示波器参数学习1. 示波器的关键型号有什么关键参数它代表什么参数强大带来的好处计算方法单位带宽 BW能准确采集信号的最高频率决定上升沿还原度高速信号边沿不失真眼图 / 幅度是真实值等效频率 ≈ 0.35 ÷ 上升时间例子信号上升沿 100ps0.1ns 等效频率 0.35 / 0.1ns 3.5GHzMHz / GHz采样率ADC 每秒采样点数决定波形细腻度不混叠、抖动统计点数充足、眼图可信要完整还原一个最高频率为 F 的信号你的采样率必须大于 2×F。最后的实际波形是把所有的采样点逐渐连接起来。GS/s 、MS/s存储深度一次捕获保存的采样点数长时抖动统计、偶发毛刺捕获更可靠捕获时长 存储深度 ÷ 采样率ptspoints采样点噪声底仪器自身本底噪声可分辨的最小信号400mV 级小信号不被淹没眼高测得准1.45mVrmsmVrms2. 输入功率中示波器的使用点电流探头测电流不是测电压。套在导线上通过磁场感应测出电流。探头类型1. AC 电流探头罗氏线圈 / 交流钳式原理电磁感应只能测交变电流AC测不了直流下限一般几十 Hz 起低于这个频率测不到优点便宜、带宽高、耐压高缺点不能测直流静态电流稳态直流读不出数值适用只看交流纹波、浪涌脉冲不看静态直流❌ 不适合你你要测 24V 静态供电电流、继电器稳态直流这个不行。2. 霍尔效应电流探头ACDC硬件调试首选推荐你买这种原理霍尔传感器同时可以测直流 交流可以测静态直流电流 叠加在上面的交流纹波、上电浪涌脉冲带宽从 DC0Hz到 MHz 级别高端到 GHz结构开合钳口把单根导线卡进钳口里面⚠️ 重点必须只夹一根线如果火线和地线一起夹进去两个磁场抵消读数 0。 比如 24V 电源线只夹 24V 正极不要正负极两根一起塞进钳口。衰减把被测信号按比例缩小之后再送入示波器。最常见就是无源探头的 ×10。并联两端电压 被测节点电压符合电压测量原理示波器输入端本身是并联在被测信号和地之间来测量电压的电压测量本来就是并联测量所以探头的电阻也是并联在信号回路的等效负载衰减和带宽的关系衰减越低带宽越低高频信号会被抑制无源探头里的衰减是靠串联大电阻实现的这个电阻刚好隔开了讨厌的寄生电容所以带宽变好。但电阻太大高频又会被抑制带宽又掉下去。探头的导线、示波器输入端天然就带一个小小的电容不是我们刻意装的是线缆、引脚自带的。 电容特性低频的时候电容近似开路频率越高电容越像一根导线会把高频信号短路到地。高速信号的边沿就是高频分量一碰到这个电容高频直接漏掉 → 边沿变圆带宽变差。1X没有串联电阻 → 不衰减但电容把高频吸走带宽很差。 增加电阻 → 产生衰减同时隔离电容带宽上升10X 是黄金平衡点。 继续把电阻做的更大100X 高压探头 → 衰减更大但是高频信号很难通过大电阻带宽又下降。通道输入阻抗测试配置示波器输入阻抗原因高速有源差分探头DVI/TMDS 眼图50Ω探头输出 50Ω 同轴链路阻抗匹配抑制反射10X 无源电压探头测 PCB TP、电源1MΩ无源 RC 分压网络必须配合 1MΩ 实现 10 倍衰减直接 SMA 线缆接入示波器射频 / 高速单端50Ω传输线阻抗匹配电流探头一般 1MΩ输出是电压信号不需要 50Ω 匹配交流耦合直流耦合直流耦合信号里的直流分量 交流纹波 / 高速边沿全部进示波器。4V 电源上面叠加几十 mV 的纹波 DC 耦合屏幕基线在 24V能看到 24V 直流电平同时看到上面小小的纹波。交流耦合电容挡住直流只把电压变化的交流部分送入示波器直流分量直接丢掉。 上面 24V 电源例子AC 耦合后基线自动拉到 0V你只能看到那几十 mV 的纹波看不到 24V 直流本身。适用场景 只想观察叠加在大直流上的微小波动不想看直流电平。比如电源纹波测试把 24V 直流砍掉放大看噪声。电流钳测试的时候理论上选择交流耦合和直流耦合的波形是一样的因为三相电的本身就是交流的正弦波。用交流耦合只是会滤掉直流的一些干扰而已。余晖模式通俗一句话正常模式新波形直接把旧波形擦掉余晖模式旧波形不会立刻擦掉会在屏幕上保留一段时间新旧波形叠加在一起显示。 出现越频繁的位置亮度越高偶尔一闪而过的毛刺、抖动边缘也会留在屏幕上。以上为个人学习有问题敬请指正。