原创 用Pico示波器分析电源

如果你会使用PicoScope内置的数学函数功能，那就没有必要专门购买主电源分析仪你也可以用PicoScope来测量电源，甚至计算功率因数。下面来讲解一下是如何做到的。

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安装

我们将要测量一台由市电供电的台式电风扇的电源功率因数。我们之所以选择这个设备，是因为它包含一个小型的交流电动机，从而很可能提供了一个有趣的电流波形和低的功率因数。

要测量的设备如下：

l         台式电风扇。额定功率25W，额定电压220V-240V；

l         PicoScope 3206 PC示波器。我们可以用PicoScope系列中任何2通道或者4通道的PC示波器；

l         带PicoScope软件的手提电脑；

l         Pico TA009 60A的电流钳；

l         Pico TA041 700V的差分探头；

l         改进型的13A扩展引线。这是不同于中性导体和接地导体的有电导体，并形成一个循环。该电缆是有热收缩的套管保护着，以使整个装置可靠地双重绝缘；

l         电源接口盒。这使得差分探头的输入引线上4毫米的插头安全地连接到电源上。

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设置输入通道

我们把风扇插头插到修改过的扩展引线插座上，然后再把引线插入到电源中。接着，我们开启电流钳，按“ZERO”按钮，把电流钳钩到扩展引线的带点导体环上。电流钳的BNC引线接到示波器的通道A上，然后我们在手提电脑上运行PicoScope软件并设置通道A的触发，从通道A的设置菜单中选择“60A电流钳（20A模式）”定制探头。随着风扇的开机，我们可以在PicoScope显示中看到一个受噪声干扰的正弦波。

然后，我们开启差分探头，将其设置为它‘X100’增益系数，并将其连接到示波器的通道B上。为通道B选择‘X100’的定制探头，我们就可在显示屏上看到一个干净的240V正弦波。

测量与计算

随着电流和电压的波形轨迹的正确显示，然后我们转到示波器的数学通道功能上来。我们需要创建一条新的通道，该通道表面上跟输入通道是类似的，但是它是由一个或多个输入通过数学函数运算得出来的。在这个试验中，我们要计算瞬间功率。通过点击数学通道按钮（）来打开数学通道对话框，在对话框中我们可以找到‘A*B’函数，在其复选框中打勾，把函数激活。（列出的都是些最常见的函数，但如果你想要的函数并没有列出来，你可自己来编辑公式类型。）就这样为我们提供了显示瞬间功率对时间的第三个通道波形图。默认情况下，PicoScope通常会显示一个‘？’作为对每个新的数学通道纵轴的单位象征，而我们可以把它改成‘W’，瓦特，电力SI的单位。为了更好地对比，我们还把轨迹的颜色改成绿色，绿色轨迹（如下）显示了瞬时功率随着每个电源周期的变化，这取决于电风扇马达的转速和相电流。

下一步是添加一些自动测量。用PicoScope，只需点击以下‘Add Measurement’按钮（）就可以很容易创建自动测量，选择来源通道和测量类型。我们添加了3个测量：一个数学通道的DC平均（因此为平均功率）以及电流和电压输入通道的RMS值。

测量的表格显示了平均功率大约为19W，这个值是我们可以从这台低功耗设置的风扇中可以预想得到的。在我们的计算中出现了一个小小的错误，因为我们已经在超过50ms的时间内作功率平均了，这个时间不是信号周期20ms的整数倍。我们可以通过在示波器视图中分开设置两个标尺20ms或者40ms，从而限制它们之间测量时间间隔，以改善准确度。

计算功率因数

表格中的第二和第三行显示了RMS电流和RMS电压。现在我们有足够的信息来计算功率因数（pf），作以下定义：

pf = P_R / P_A

上式中P_R是实际功率，P_A是视在功率，这两者均是一个以上电源波形周期的平均值。

P_R = 19.32 W

P_A，视在功率，很容易计算的。它定义为RMS电流和RMS电压的乘积，这两组数据我们在表格的第二和第三行中已经给出来了：

P_A = 0.1307 A x 246.9 V ≈ 32.27 W

因此，功率因数为：

pf ≈ 19.32 W / 32.27 W ≈ 0.60

功率因数总是在0到1的范围，0是代表纯粹的感性或容性负载，1表示纯电阻，所以0.60是我们对小交流电机期望的一个大概值。

总结

我们已经看到了只需用一些pico Technology提供或大多数电子实验室都可以找到的最基本的设备，用PicoScope就可以查看功率波形。用测量和程序内置的计算功能，就可以很容易地计算出实际功率、视在功率以及功率因数。