功率效率测试

功率效率测试挑战

人工智能数据中心电力输配 、 电动汽车 (EV) 电能转换 、可再生能源逆变器以及 电机驱动器 等应用，都要求在更宽的工作条件范围内实现更高的效率。随着效率目标接近并超过 98% 至 99%，测量不确定度也成为一项重大挑战。

进行功率效率测试时，需要测量有功功率。然而，交流系统的有功功率测量变得越来越困难，因为现代电源转换器产生的波形高度动态且存在失真，并包含开关谐波、纹波、快速瞬态以及非线性电流行为。因此，传统的低带宽功率测量已不足以捕获系统的真实运行状态。

其他挑战还包括：

• 使用示波器测量效率时，电压、电流以及通道间偏移必须保持高度一致。
• 高 dv/dt 和 di/dt 会产生共模电压，并耦合至测量路径，从而导致偏置、振铃和错误的功率测量结果。接地环路、引线过长以及探头位置不当都可能引起误差，尤其是在半桥的高侧或非参考节点上。
• 轻载条件下的绝对损耗较小，但相对测量不确定度较高。传感器偏置、模数转换器量化误差、漏电流、辅助偏置功率以及风扇/控制电路的功耗，都可能影响测量信号。许多宣称可达到“99% 峰值效率”的产品，在 10% 负载下很难验证，除非采用非常严谨的测试配置。
• 损耗、RDS(on)、磁性元件的特性以及电容器的 ESR 都会随温度变化。如果没有达到热平衡，且未定义环境条件和测试夹具，测量结果的可重复性会受到影响。
• 功率损耗在很大程度上取决于温度。如果没有达到热平衡，且没有受控的环境条件和可重复的测试夹具设置，不同测试轮次的功率效率测量结果可能会出现明显漂移。

用于功率效率测试的高性能解决方案

罗德与施瓦茨提供全面的功率效率测试与测量解决方案，从早期调试到最终的一致性测试和验证，始终为工程师提供专业支持。

我们的优势：

• 高精度功率分析仪，可用于验证、一致性测试以及转换器下线测试
• 高带宽、多通道示波器，具备出色的通道匹配度和去偏移功能，可精确分析开关行为
• 探头在宽禁带应用中也能准确测量效率
• 专用的功率分析软件选件（例如 K31 和 K333），可在整个设计周期内加快效率表征
• 高级数字触发和区域触发功能，可捕获功率转换路径中的瞬态事件，从而简化调试并直观呈现信号