如何进行电源调制分析

时间： 2024-10-24 来源：鼎阳硬件智库公众号

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概述

随着电子技术的快速发展，电子设备的功能日益强大，对于电源的要求也愈加严格，对效率高、噪声低且响应速度更快的电源需求日渐增加。

为了使电源在不同工况下实现理想的输出，对电源进行调制是不可缺少的一环。通过调制技术，可以精确调控电源输出，确保电源在各种负载条件下均能以最佳工作模式运行，从而根据不同负载情况调整输出功率，有效减少能量损耗，提升整体能源利用效率。合理的调制可以使电源具备更优的响应性能，优化系统性能，改善电源的纹波、噪声等参数，提高系统的稳定性。

另一方面，适当调制技术的运用可使用较小规格的电源元件和散热装置，降低电源系统的成本。电源调制不仅能提升电源性能以满足各种需求，还能促进电源系统设计实现更高效、更可靠且更经济的运行。

目前主要的电源调制方式有以下几种：

01脉冲宽度调制（PWM）

PWM是在开关频率固定的情况下，通过改变脉冲的宽度来改变占空比的调制方式。具体实现方式是在恒定的开关周期内，改变开关管的导通时间，改变输出电压的大小以保持输出电压的稳定。PWM的调制方式易于实现，且输出纹波和噪声低，工作效率高。但效率易受负载影响，在轻载时效率不足。

02脉冲频率调制（PFM）

PFM是在驱动信号的脉冲宽度保持恒定时，通过调节开关频率来改变占空比的调制方式。具体实现方式是在开关管的导通时间保持不变时，通过改变调制信号的频率来影响占空比的变化，以实现输出电压的稳定。PFM调制在轻载时仍能维持较高的效率，电源运行的功耗较低。但与PWM调制相比，存在输出的纹波较大，滤波电路的设计也更为复杂，瞬态响应时间长的问题。

03混合脉冲调制（PWM-PFM）

在PWM和PFM调制里，针对不同负载情况下电源的输出效率各有侧重，主要体现在轻载时的效率及纹波上。为了提高电源从轻载到重载中不同工况下的输出效率，通过两种调制方式的结合（PWM-PFM），可保证在整个负载范围内都有比较高的效率。在轻载时，固定开关频率的PWM会造成输出效率的降低，采用低频率的PFM调制减少开关损耗，在重载时转换为PWM调制获取更高的转换效率和更低的输出电压纹波，两种模式通过负载电流中的大小情况来进行转换。

04跳脉冲调制（PSM）

PSM调制在保持开关频率与脉冲宽度恒定的情况下，根据负载状况选择性地停止部分周期的输出，以稳定电压。与混合脉冲调制类似，在轻载时，开关管通过延长关断时间来跳过部分开关周期，从而提高电源在轻载条件下的输出效率。这两种方法的本质都是通过减少开关频率和次数来降低轻载时的开关损耗。然而，由于开关周期的不连续性，输出电压和电流会出现不平滑现象，且在负载变化时，跳周期无法迅速响应，导致PSM调制产生较大的纹波。

几种调制方式各有优缺点，选择合适的调制方式即可实现较为理想的输出，针对实际产品要综合输出效率、能耗、响应速度、带载能力等因素综合考虑使用的调制方式。

难点与挑战

实现脉冲调制方式有许多种，就算是同种调制方式也有多种设计的方法，如何评判实际调制后电源输出的效果成为了困扰许多工程师的难题。无论是采用现成的控制器芯片实现调制，还是利用数字处理技术精确控制驱动脉冲信号，在实际产品电路中的应用都需要对生成的调制信号效果进行评估。这一评估过程旨在分析并判断实际调制信号与理想调制信号之间的差距，进而指导对电路进行进一步的优化。

鼎阳科技提供专业化的电源调制分析功能，针对电源调制后的输出电源电流波形，提供一键式的调制参数分析，对其中的周期、频率、正负脉宽、正负占空比、上升下降时间等参数进行自动化测试，实现对电源调制输出的快速分析。

解决方案

鼎阳科技的电源分析选件提供了多种针对电源性能进行评估的测试项目，其中的调制分析功能尤为突出。通过观察控制脉冲信号在响应不同事件时脉冲宽度、占空比、周期、频率等参数的变化趋势，该功能能够验证电源调制的实际效果。调制分析为工程师提供了一种针对调制后电源输出进行诊断的有效手段，这有助于工程师更精确地定位问题，并进行后续的优化工作。

下面将介绍对电源调制分析的步骤。首先在电源分析界面栏中，分析项目选中调制分析，下方的测试状态切换可控制测试进行和停止。输入设置中，可针对输入电压和电流选择进行测试的通道，持续时间则为需要观察的时间长度，启动测试后会自动调整参数至设定状态，在连接指南中提供了进行测试环境搭建的方法。

图1 输入设置中的测试配置

在当前信源中可以选择本次测试需要测试的项目，选择电压/电流并进入测试后，软件会根据项目选择电压/电流值对应的信源，并开启对应的测量项。下方的类型中选择需要进行测试的项目，调制分析提供平均值、交流有效值、周期、频率、脉宽、占空比、上升下降时间的多种测试项目。基础设置配置完成后，开启测试状态即可自动化完成指定参数的测试过程。

图2 调制分析测试结果

总结

鼎阳科技提供用于电源分析的相关软件选件，为电源工程师提供整套的测试方案，其中的调制分析测试项可针对电源调制后的电流电压信号进行一键式测试，能够准确表征电源的调制输出特性。配备界面逻辑清晰，操作简便，极大减少了工程师在测试中的工作量。同时示波器的高垂直分辨率为工程师提供更加精确的测量结果，更好地呈现波形细节。

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型号- EDS312C,HDS307S,OWP8060H,NDS302,NDS1000S系列,OWP3010H,NSA1000,NSA815,DGE3000,OW3060,EDS052E,OWP1006H,NSA1075PTG,B33,NDS104UE,OWP6020H,OW16,OW18,P4603,OWP8100H,B系列,OWP8015H,P4000系列,NDM1041,OWP2030H,SPM3051,NSA810TG,HDS3102M-N,NDG202,NDS4000系列,OWP3000H,OWP6150H,VDS系列,SPE3051,OW系列,OWM5500,HSA1036,NSA800,B33+,ODP系列,TH3100A,EDS202C,NSA1015P,NDG2060,OWP6030H,NSA805,OWP6000H系列,OWP8025H,NDM3000,NSA810,OWP2020H,AG-S,HSA015,NDS1022S,NSA800系列,NDS4000,ODP3032,ODP3031,NSA805TG,EDS102C,EDS102E,OWP8040H,EDS-C系列,SPE6103,ND074UE,SPE6102,ODP3033,NSA1000系列,EDS072E,OW18B,OWP1000H系列,OW18A,OW18D,OW18E,HSA1075TG,SP6053,HDS2062M-N,TAO3074,OWP3015H,T3060,TAO3072,SP3101,SP3103,VDS6104A,OWP1030H,OWP6000H,NDG2080,DGE3032,OD5070,TAO3122A,P7300,HDS1022M-N,NDM1241,OWP2010H,NDS1000S,HDS1022M-I,VDS6074A,HDS4202M-N,NDG3000系列,NDS102UP,NDG082,B35T+,NSA1000P,SPE系列,ODP3053,HSA1036TG,HDS-I,OWP3000H系列,EDS112C,NSA1036P,OWP8050H,SPM系列,AG051F,OWP3060H,HDS-N,DGE3062,EDS062E,HDS-N系列,HDS300S系列,HDS,HSA1075,NDS4352,VDS6102A,ODP3063,NDS4354,OWP1020H,VDS6104,EDS1202C,OWP6010H,NDG2000系列,VDS6102,NSA1000P系列,SPM6103,NDS204E,OWP2000H,P4060,OWP3004H,OWP8020H,NDS104U,EDS-E系列,AG1012F,CM2100B,ODP6062,EDS122E,T5200,OWP3050H,OWP6100H,AG系列,TAO3072A,OWP6015H,SPM3103,AG-S系列,HDS1021M-N,VDS6000,TAO3102A,NDM3051,NDS104E,SPM6053,ODP,NDS1102S,OWP6060H,TAO3000系列,OWP1010H,NDS202U,AG1011F,OWP2000H系列,HDS310S,OWP2015H,HSA1000系列,ODP3122,AG1022,CP024,NDS202E,OW3200,HDS2061M-N,OWP8000H系列,OWP3006H,CM2100,OWP8030H,OWP3040H,NDG162,NSA1015PTG,NDS102U,TAO3122,AG1022F,T5100,OWP2004H,AG1012,OWP6025H,TAO3074A,AG1011,NDG,0WM5500,TAO3104A,HSA015TG,AG051,OW16B,OW16A,OC5010,NDS,NDS1104S,NDS074E,VDS,SPE3103,SPE3102,OWP1000H,OWP8150H,MSO,OWP,HDS320S,NSA815TG,P4305,B41T+,SPE6053,OH5040,D35T,OW18系列,OWP系列,CP-07+,OW3100,TAO3000,OWP3008H,DGE3000系列,OWP2060H,NDG2100,OWP8000H,TAO3104,TAO3102,OWP3030H,OH5018,T3100,NDS104,NDS102,SPE,OWP2006H,NDS-U,SPM,AG2052F,EDS032E,NDM2041,P4250,EDS-E,NDG2000,ODP6033,OWP6040H,D33,EDS-C,D35,HDS300系列,SP系列,OWP2050H,P4000,NDS1052S,HDS系列,NDS204UE,P2060,SP3051,VDS6000系列,NDG122,NSA1036PTG,NDS1202S,EDS302C,NDG2030,OWP8010H,OWP3020H,NDS-U系列,OD5140,NDS202,NDM3000系列,OWP2008H,AG2062F,HDS3101M-N,MSO系列,NDG3000,NDG2035,NSA1075P,HDS300S,OWP6050H,OH5007,HDS1022M,VDS6074,OD5015,P4100,OWP2040H,NDM3041,NDG系列,HSA1000,OW3300,NDS4502,SP6103,NDS4504,NDG102,SP6101,HDS300

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型号- ADS7000,SDS7604A H12,SDS7604A H10,SDS7204A H10,SDS7204A H12,SDS800X HD 系列,SDS2000X HD,SDS5104X,SDS2000 HD-RMK,SDS1000CNL+ 系列,SDS1102X-E,ZD1500,SDS2000XP-16LA,HPB4010,SDS2202X PLUS,ADS7000 系列,SDS2352X PLUS,CP6500,SDG6022X-E,SDL1030X,SDS3000HD-I2S,SAP2500,SDG6012X-E,SDG1000X PIUS 系列,SDS6034 H10 PRO,SDS6058 H12 PRO,CP5500,SVA1000X 系列,SDS6000-RMK,SDS1000X-E,SDSXXX2X HD,SDG7102A,SDG2082X,SCD30A,SDG6000X-E,SDG6000X,SDS824X HD,SDL1020X-E,SSA3000X-R,SDS1052A,SDG6000X-E 系列,SDS2502X PLUS,SDS-5000X-16LA,SDS1000X-E-FG,SDS6000PRO-8BWHT2C,SDS2354X PLUS,SSG5000X,SDS6000PRO-8BWHT2A,DIG-LVTTL,SDS7000A-CT-1000BASE-T1,SDS800X HD,SDS3034X HD,SPS5000X,SDS2000XP-CANFD,SDS-5000X-4BW10,SDS7000A-CANFD,SDS7000A-CT-100BASE-T,SDS6208 H12 PRO,SPD1305X,SDS3000HD-FLEXRAY,FX-USB2,SHS1000 系列,SDS7000A-16LA,SDS6058L H12,SDS6058L H10,SDS2000HD-FG,SDS1102DL+,SAP5000D,DPB1300,SDS2000XP-4BW02,SCP5030A,SDS2000XP-4BW03,SDS1000XHD-FG,SPS6225X,SDS2000XP-4BW05,SSG-RMK,SDG-7000A-IQ,SDG6032X-E,SHN900A 系列,SDS6000 PRO,SDM3055,SDS6000PRO-FLEXRAY,SDS2000HD-SENT,SDS-5000X-FLEXRAY,SDS7000A-EJ,SP2035A,SDS6000PRO-8BWHT1C,SIGLQPRO-LOT,SDS6000PRO-8BWHT1A,SDS-5000X-4BW05,SSG5000A,SDL1030X-E,SPS5000X-RMK,SDS1072A,SIGSCOPELAB,SDS2000HD-CANFD,SDS7000A-FLEXRAY,SDS-5000X-CANFD,SDS1104X HD,SDS6104 H10 PRO,SDS-5000X-1553B,SDG7000A 系列,DPB5150,SDS6054L H10,SDS6054L H12,SDS7000A-CT-1000BASE-T,SDS1000X HD,SDS2000HD-FLEXRAY,SDG7000A,SCP5150A,SHA860A,SDS2000XP-1553B,USB-GPIB,SAP1000,SDS1000DL+,SDS5000X,SDG1000X PLUS,SDS6204L H12,SDS6204L H10,SAP2500D,SDS6034 H12 PRO,SDS822X HD,SDS3000HD-MANCH,SVA1000X,SDS2000X-E 系列,ATT-20 DB,SDS2000X PLUS 系列,SDS6054 H12 PRO,SDS3000HD-16LA,SDS2102X PLUS,SDS1104X-E,SPD3000 系列,SHA850A,SDG6052X,SDS6000L 系列,SDS3000 系列,CP4020,SDG1062X PLUS,SDS5034X,SDS2000XP-SENT,SDS3104X HD,SRF5030T,SFA8001,SDS-5000X-PA,SSA3000X-R 系列,SDS2504X HD,SDS2000HD-16LA,SLA1016,PB925,SNA5000A系列,SDS6104 H12 PRO,SDS-5000X-I2S,SDS2204X HD,SDS1000XHD-PA,SDS7000A-MANCH,SDG-RMK,SPL2016,FX-ETH,10M_OCXO_L,SDS2354X HD,SDM3065X-SC,SDG-2-RMK,SDG1000X PIUS,SDS1000DL+ 系列,SDS2000X-E,SDS6000PRO-16LA,SDS6000L,SDS2000HD-BW2T5,SDS2000XP-2BW03,SDS2000HD-BW2T3,SDS2000XP-MANCH,SDS5032X,SDS802X HD,SDS6204 H12 PRO,SDS6008PRO-SENT,SHS1102X,SDS800XHD-16LA,SDS1072X HD,SDS6104L H12,SPD3303X-E,SDS6000PRO-ARINC,SDS6104L H10,SPD4121X,SPD4000X,SDS2000XP-PA,DPB4080,SHS1202X,SCP5500,SPD3000,SDS1102X HD,SDS3000HD-CANFD,SSG3000X,SPS5000X 系列,SSA3000X 系列,SNA6000A,SDS7000A 系列,SDS2000HD-BW3T5,SDG6032X,SDG-BNC,SDS5054X,SDS1202X HD,SDS3054X HD,SDS6000PRO-4BW10A,SPD1000X 系列,SDS6000PRO-4BW10C,SDS2204X PLUS,SDS7404A H12,SDS6000,SDS7404A H10,SIGIQPRO,SDS7804A H10,SDS7804A H12,SDG2122X,SDS7000A,DPB5150A,BAG-S2,SDS5000X-RMK,SDM3065X,SDM3055X-E,SDS2000X PLUS,SSA5000A,BAG-S1,SDS6054 H10 PRO,SDG7052A,SPS5084X,SDG1032X,CASE-S2,SDS6008PRO-PA,SDS2000X-RMK,SDS6108L H10,SDM4000A,FX-AMETH,SDG2000X,SHA860A 系列,SDS2104X PLUS,SDS7000A-PA,SDS6108L H12,SPS5085X,SDS-5000X-MANCH,SDS7000A-SENT,SNA5000X,SDS6000PRO-I2S,SPD1168X,SDS2074X PLUS,SDS1000X-E-16LA,SIGLQPRO-BT,CP6030,SDS6008PRO-I2S,SHS810X,SNA5000A,CP6150,SDS7000A-1553B,SDG1022X,PB470,SDS3000HD-BW5TA,SDS7000A-1GPTS,SP5050A,SHN900A,SDM4065A-SC,SDS1000A 系列,SHS820X,SNA6000A 系列,SPD1000X,STB3,SDS7000A-ARINC,SDS6000PRO-CANFD,SPS5051X,SDS3000HD-FG,SDS6108 H12 PRO,SDS1102CNL+,SDG6000X 系列,SHS800X,SDG1000X 系列,CPL5100,CP4070,SDS3000HD-1553B,SDG1000X,SDS6204 H10 PRO,SDS1204X HD,SDG7032A,SDS800XHD-PA,SDS5000X 系列,SDS6008PRO-ARINC,SDS-5000X-SENT,SPS6000X 系列,SDL1000X-E 系列,SDS3000HD-SENT,SPS5081X,SDSXXX4X HD,SDS6000PRO-4BW05A,SDS814X HD,SPD4323X,SDS6000PRO-EJ,SDS1X-E-RMK,CP4050,SPA1010,SHS1000X,SDS804X HD,SDS6000PRO-FG,SPS5082X,SDS6000PRO-4BW05C,SP2035,SDS2102X-E,SDS1074X HD,SDS3000HD-BW3TA,SDS1102A,SDS6008PRO-MANCH,SDS2000HD-I2S,SDS6008PRO-1553B,CP5150,CP5030,SDS3000HD-BW3T5,SDS1202X-E,SSG5000X 系列,SPS5083X,SDS2000XP-I2S,SDS6000 PRO 系列,SDS6000PRO-8BW1T2A,SDS7304A H10,SDS6000PRO-8BW1T2C,SDS7000A-FG,SDS2504X PLUS,SDS6000PRO-PA,SDS7304A H12,SPS5044X,SDS3000X 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选型指南 - 鼎阳科技 - 2024-06 PDF 中文下载

如何使用示波器FFT功能测量调幅信号的调制深度？

在幅度调制中，调制深度是指调制信号和载波信号的振幅比。借助快速傅里叶变化，调制深度可以通过测量边带幅度和载波幅度来得到。在这篇应用文档中，我们将要展示一种使用新峰值/标记功能（在鼎阳X-E系列数字示波器的6.1.31版本上可以看到）的便捷方式来测量调制深度。

设计经验发布时间 : 2024-07-09

利利普（OWON）示波器选型指南

描述- 福建利利普光电科技有限公司（OWON）是一家集研发、生产、销售、服务为一体的产、学、研相结合的高新企业。目前OWON产品涵盖频谱分析仪、数字示波器、信号发生器、可编程直流电源、万用表等多种数字化测试仪器。

型号- NDS4000,NDS104U,TAO3102,OH5018,T3100,NDS302,NDS104,NDS1000S系列,NDS102,T5200,ND074UE,TAO3072A,OW3060,VDS6000,TAO3102A,NDS104E,P4250,NDS1102S,T3060,TAO3072,VDS6104A,TAO3000系列,NDS202U,NDS104UE,OD5070,TAO3122A,P7300,VDS6202,CP024,NDS1052S,NDS204UE,NDS202E,P2060,OW3200,VDS6000系列,NDS1000S,VDS6074A,NDS1202S,NDS102UP,NDS102U,TAO3122,OD5140,T5100,NDS202,OC5010,NDS,NDS1104S,VDS6102A,NDS4352,TH3100A,NDS4354,NDS074E,OH5007,VDS6104,VDS6102,OH5040,VDS6074,OD5015,P4100,NDS204E,CP-07+,OW3100,TAO3000,OW3300,NDS4502,NDS1022S,P4060,NDS4504

选型指南 - 利利普 - 2023/6/16 PDF 中文下载

优利德MSO7000X系列——高级电源分析解决方案

随着半导体工艺提高，大规模数字电路集成度增加，开关切换时会产生多种问题。现在芯片制程已发展至5nm甚至更低，供电电压要求降低，电流增大，电源噪声裕量减少。电源质量成为影响信号质量的重要因素，因此在电源系统中进行电源完整性测试显得尤为重要。

应用方案发布时间 : 2024-10-11

基于两台SDS3000示波器同步产生“8通道”示波器

在很多应用场合需要4通道以上的示波器，但是市面上极大部分示波器最多只有四通道，而且没有外部输入的同步时钟接口。有什么快捷的方法获得更多通道功能的示波器？最简便的方法是:将两台示波器的辅助输入信号作为触发源，同时连接到相同的输入信号，每台示波器的另外四个通道都分别连接到不同的待测信号，这样两台示波器就近似于等效的“8通道”示波器。连接示意图如图1所示。

设计经验发布时间 : 2024-07-12

示波器如何测量直流电压？

不同型号的示波器在操作上可能会有细微差别，但基本原理与步骤相似，本文鼎阳科技介绍了使用示波器测量直流电压时一般遵循的步骤：连接探头、选择适当的量程、直流耦合、调整垂直设置、调整时间基准、观察波形、测量电压值。

设计经验发布时间 : 2024-08-24

什么是示波器真正的存储深度？

示波器的存储深度指其能保存的采样点个数，是示波器的重要参数，影响信号采集、存储和分析能力。存储深度与采样率和采样时间相互关联，存储深度越大，示波器可记录和回放的波形数据越多。示波器的最大存储深度受物理介质限制，需在菜单中设置。多通道工作时，采样率和存储深度可叠加，但为获最大采样率和存储深度，建议只打开两两叠加模式中的一个通道。使用示波器时，需综合考虑存储深度和采样率之间的平衡。

技术探讨发布时间 : 2024-10-09