3．用乘法運(yùn)算進(jìn)行功率測(cè)試

在很多電源的測(cè)試中，除了要對(duì)被測(cè)電路的電壓、電流進(jìn)行測(cè)試以外，還要對(duì)功率進(jìn)行測(cè)試。現(xiàn)在的很多開(kāi)關(guān)電源內(nèi)部的開(kāi)關(guān)電路，由于電壓、電流都是動(dòng)態(tài)變化的，而且有一定的相位關(guān)系，因此不能用電壓有效值和電流有效值直接相乘得到有功功率，而是要對(duì)瞬時(shí)功率進(jìn)行積分。由于瞬時(shí)功率是瞬時(shí)電壓和瞬時(shí)電流的乘積，所以需要用被測(cè)件的電壓波形和電流波形相乘得到瞬時(shí)功率的波形，再對(duì)瞬時(shí)功率進(jìn)行積分得到一段時(shí)間內(nèi)的有功功率。

例如對(duì)于圖8.8所示的開(kāi)關(guān)電源電路，其核心器件是進(jìn)行開(kāi)關(guān)切換的MOSFET（場(chǎng)效應(yīng)管）。在開(kāi)關(guān)電源的工作過(guò)程中，反饋回路會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)控輸出端的電壓變化情況，并通過(guò)PWM（Pulse Width Modulation，脈沖寬度調(diào)制）控制電路調(diào)整脈沖寬度，以保證濾波后在輸出端得到一個(gè)穩(wěn)定的輸出電壓。

圖8.8 典型的開(kāi)關(guān)電源電路

在理想情況下，MOSFET器件不是處于打開(kāi)狀態(tài)就是關(guān)閉狀態(tài)。在打開(kāi)時(shí)，有較大電流流過(guò)，而MOSFET的源極和漏極間電壓接近為0；在關(guān)閉時(shí)，電流截?cái)啵鳰OSFET的源極和漏極間承受比較大的電壓。因此，在理想的打開(kāi)或者關(guān)閉狀態(tài)下，MOSFET的源極和漏極間不是電壓為0就是電流為0, MOSFET本身不消耗功率，這就是開(kāi)關(guān)電源可以比線(xiàn)性電源提供更高效率的一個(gè)原因。

但是在實(shí)際情況下，都不可能做到完全導(dǎo)通或者完全截?cái)嗟臓顟B(tài)，因此MOSFET還是會(huì)消耗一定的功率。特別是在開(kāi)關(guān)導(dǎo)通切換過(guò)程中（見(jiàn)圖8.9），存在電壓逐漸減小、電流逐漸增大的過(guò)渡階段；而在開(kāi)關(guān)關(guān)斷過(guò)程中，存在電壓逐漸增大、電流逐漸減小的過(guò)渡階段。這兩個(gè)階段電壓和電流都不為0，因此會(huì)有比較大的功率消耗。

圖8.9 實(shí)際開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)過(guò)程

為了進(jìn)行上述MOSFET的開(kāi)關(guān)損耗的測(cè)試，可以用差分探頭測(cè)量其源極和漏極間電壓變化波形，用電流探頭測(cè)量流過(guò)其源極和漏極的電流。然后對(duì)電壓波形和電流波形用數(shù)學(xué)函數(shù)功能進(jìn)行相乘（見(jiàn)圖8.10），以得到瞬時(shí)功率的波形。從功率波形上能很清晰看到MOSFET在不同時(shí)刻的功率損耗情況，進(jìn)一步對(duì)瞬時(shí)功率波形進(jìn)行積分還可以得到一個(gè)開(kāi)關(guān)周期或一段時(shí)間內(nèi)的功耗情況。

圖8.10 用乘法函數(shù)得到信號(hào)功率波形