在现代电子技术领域，开关电源已成为电源管理的核心技术。其通过精确控制开关管的导通与关断时间比（PWM调制），实现了高效稳定的电压输出。这种技术广泛应用于消费电子（如手机/笔记本充电器）、工业控制、通信设备以及医疗电子等领域，其核心优势在于：

高功率密度：单位体积输出功率显著提升

高效转换：典型效率可达85%-95%

宽输入范围：适应全球电网波动

动态响应快：满足负载突变场景需求 

随着第三代半导体器件（GaN/SiC）的应用，现代开关电源的工作频率已突破MHz级，这对测试测量技术提出了更高要求。RIGOL示波器凭借其卓越的带宽性能和深度分析功能，成为开关电源完整性测试的理想解决方案。

开关电源测试核心挑战

高频信号捕获：现代电源开关频率达数百kHz至MHz级

多参数同步分析：需同时观测电压、电流、纹波及控制信号

动态响应评估：负载阶跃时的瞬态特性分析

EMI预兼容测试：开关噪声的频域分布分析

安全隔离要求：高压侧与低压侧信号隔离测量

RIGOL测试系统配置方案

主机平台选择

推荐配置：对于高频开关电源测试，建议选择MSO8000系列，其2GHz带宽和10GSa/s采样率可完整捕获开关瞬态过程，16bit垂直分辨率有效提升小信号测量精度。

探头系统配置

电压测量：

PVP2150/PVP2350无源探头：1X/10X衰减比，100MHz/350MHz带宽

RP1000D高压差分探头：50MHz-500MHz带宽，1kV/2kV测量范围

电流测量：

RP1000C系列电流探头：50A/100A峰值测量，DC-50MHz带宽

特殊应用：

T2R1000探头适配器：实现TekProbe接口兼容

RPA246偏移校准夹具：消除探头系统误差

软件分析套件

UPA-DS Ultra Power Analyzer：提供完整的电源分析功能包，包括：

开关损耗分析（Turn-on/off损耗计算）

磁性元件评估（电感电流纹波测量）

电源质量分析（THD、谐波、功率因数）

动态响应测试（负载阶跃响应时间测量）

环路稳定性分析（Bode图绘制）

典型测试场景实现

1. 开关损耗分析

测试配置：

通道1：连接PVP2350探头测量MOSFET栅极驱动信号

通道2：连接RP1000D差分探头测量漏源极电压

通道3：连接RP1000C电流探头测量电感电流

分析流程：

设置UPA-DS软件开关损耗分析模块

定义导通/关断阈值电压（通常为Vth±10%）

自动计算导通损耗（Eon）、关断损耗（Eoff）及总开关损耗

生成损耗分布统计报表

2. 输出纹波测量

关键要点：

采用20MHz带宽限制功能抑制开关噪声

使用短接地弹簧针减少环路面积

示波器垂直刻度设置为mV级精细测量

启用余辉显示观察纹波包络

3. 环路稳定性分析

实现方法：

注入点选择：在反馈环路中串联5Ω电阻

信号注入：使用RIGOL函数发生器施加扫频信号（10Hz-1MHz）

测量配置：

通道1：测量注入点电压（扰动信号）

通道2：测量输出电压变化

UPA-DS自动计算增益/相位裕度，绘制Bode图

测试优化技巧

探头补偿校准：每次更换探头或温度变化后执行

接地优化：使用接地环或接地弹簧针减少辐射干扰

触发设置：采用边沿触发+脉宽触发组合提高捕获稳定性

深度存储应用：开启200Mpts存储深度实现长时基下的精细测量

数学运算功能：利用FFT分析开关噪声频谱分布

RIGOL示波器系统为开关电源设计提供了从器件级到系统级的完整测试解决方案。通过合理配置主机平台、探头系统及分析软件，工程师可实现：

开关特性精准表征

损耗机制深度解析

动态响应全面评估

可靠性风险提前预警

这种测试方法论不仅适用于传统硅基电源设计，更可扩展至GaN、SiC等新型半导体器件的电源系统开发，为电源工程师提供强有力的技术支撑。