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PWRパワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド
PWR パワー測定アプリケー ション ユーザー ズ・ガイド ご注意 © Keysight Technologies, Inc. 2007-2016 米国および国際著作権法の規定に基づ き、Keysight Technologies, Inc. に よる事前の同意と書面による許可なし に、本書の内容をいかなる手段でも （電子的記憶および読み出し、他言語 への翻訳を含む）複製することはでき ません。 リビジョン バージョン 04.08.0000 版 2016 年 7 月 15 日 電子フォーマットでのみ利用可能 発行： Keysight Technologies, Inc. 1900 Garden of the Gods Road Colorado Springs, CO 80907 USA 保証 本書に記載した説明は「現状のまま」 で提供されており、改訂版では断りな く変更される場合があります。また、 Keysight Technologies 株式会社（以 下「Keysight」という）は、法律の許 す限りにおいて、本書およびここに記 載されているすべての情報に関して、 特定用途への適合性や市場商品力の黙 示的保証に限らず、一切の明示的保証 も黙示的保証もいたしません。 Keysight は本書または本書に記載さ れた情報の適用、実行、使用に関連し て生じるエラー、間接的及び付随的損 害について責任を負いません。 Keysight とユーザの間に本書の内容 を対象とした保証条件に関する別個の 書面による契約が存在し、その契約の 内容が上記の条件と矛盾する場合、別 個の契約の保証条件が優先するものと します。 テクノロジー・ライセンス 本書に記載されたハードウエア及びソ フトウエア製品は、ライセンス契約条 2 件に基づき提供されるものであり、そ のライセンス契約条件の範囲でのみ使 用し、または複製することができま す。 米国政府の権利 本ソフトウェアは連邦調達規則 (FAR) 2.101 により定義される「商用コン ピュータソフトウェア」です。FAR 12.212 および 27.405-3 ならびに国防 総省調達規則 (DFARS) 227.7202 に従 い、合衆国政府は、商用コンピュータ ソフトウェアを、当該ソフトウェアが 通常公衆に提供される場合と同様の条 件で調達します。したがって、 Keysight は本 EULA に記された自社の 標準的な商用ライセンス契約に基づ き、合衆国政府顧客に本ソフトウェア を提供します。これは、エンド・ユー ザ・ライセンス契約 (EULA) によって 具体化されています。EULA は、 www.keysight.com/find/sweula から ダウンロードできます。本 EULA で定 められているライセンスは、独占的な 権限を示すもので、これによって米国 政府には、ソフトウェアを使用、変 更、頒布および開示が許されます。本 EULA とそこに定めるライセンスは、 Keysight が以下の行為その他を行う ことを要求するものでも許容するもの でもありません： (1) 通常は公衆に 提供されていない商用コンピュータソ フトウェアまたは商用コンピュータソ フトウェアのドキュメンテーションに 関する技術情報の提供；または (2) 商用コンピュータソフトウェアもしく は商用コンピュータソフトウェアのド キュメンテーションの使用、改変、複 製、発表、実演、展示もしくは開示に 関して通常公衆に提供されている権利 の範囲を超えた、合衆国政府への権利 の開放その他の供与。本 EULA に定め る要件以外の更なる政府要件が課され ることはないものとします。ただし、 それらの条件、権利またはライセンス の適用が、FAR および DFARS に定める 商用コンピュータソフトウェアの提供 者全員に対し明示的に要求され、か つ、本 EULA の別の箇所に明記されて いる場合はこの限りではありません。 Keysight は、本ソフトウェアのアッ プデート、改訂またはその他の改変を 行う義務を一切負わないものとしま す。FAR 2.101 で定義されているすべ ての技術データについては、FAR 12.211 および 27.404.2、および DFARS 227.7102 に従い、米国政府は FAR 27.401 または DFAR 227.7103-5 (c) で定義されている制限された権限 を超えない範囲で調達します。これは すべての技術データに適用されます。 安全に関する注意事項 注意 注意の指示は、危険を表しま す。ここに示す操作手順や規 則などを正しく実行または遵 守しないと、製品の損傷また は重要なデータの損失を招く おそれがあります。指定され た条件を完全に理解し、それ が満たされていることを確認 するまで、注意の指示より先 に進まないでください。 警告 警告の指示は、危険を表しま す。ここに示す操作手順や規 則などを正しく実行または遵 守しないと、怪我または死亡 のおそれがあります。指定さ れた条件を完全に理解し、そ れが満たされていることを確 認するまで、警告の指示より 先に進まないでください。 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド パワー測定アプリケーションの概要 DSOX3PWR/DSOX4PWR/DOSX6PWR InfiniiVision 3000T/4000/6000 X シリーズ・オ シロスコープ用パワー測定および解析を使えば、スイッチング電源の効率と信 頼性を短時間で容易に解析できます。 Input Line Analysis AC Input Rectifier Block Output Analysis Transient Response Analysis Turn On Analysis Power Device Analysis Power Transfer and Isolation Output DC Output PWM Controller Modulation Analysis Regulation and Control 図 1 スイッチ・モード電源（SMPS）のブロック図と測定のタイプ パワー測定アプリケーションを使って、以下を実行できます。 • スイッチング・デバイスのスイッチング損失と伝導損失の測定（効率改善 のため）。 • dI/dt および dV/dt スルーレートの解析（動作の信頼性改善のため）。 • リップル測定用のオシロスコープ・セットアップの自動化（手動でオシロ スコープをセットアップする手間を省くため）。 • IEC 61000-3-2 規格に基づいたプリコンプライアンス・テストの実行（コン プライアンス・テスト時間の短縮のため）。 • ライン電力の全高調波歪み、有効電力、皮相電力、力率、クレスト・ファ クタのテスト（電力品質情報を短時間で入手するため）。 • 出力雑音（リップル）の測定。 • パルス幅変調（PWM 信号のオン時間およびオフ時間情報を使用した変調の解 析（アクティブ力率の評価のため）。 • 電源除去比（PSRR）測定による、入力電源からのさまざまな周波数のリッ プルを除去する回路の能力の測定。 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 3 パワー測定および解析ライセンスと、オシロスコープ、高電圧差動プローブ、 電流プローブ、プローブ・スキュー補正フィクスチャ、パッシブ・プローブの 組み合わせにより、電源のデザインおよびテスト用のフル機能のパワー測定シ ステムが完成します。 DSOX3PWR/DSOX4PWR/DOSX6PWR には、PC で動作するパワー解析ソフトウェア・ パッケージ U1881A のライセンスが無料で付属するので、オフラインでのパ ワー測定やレポート作成を実行できます。 本書の内容： • 章 1, “ 前提条件 ,” ページから始まる 9 • 章 2, “ 入門 ,” ページから始まる 15 • 章 3, “ パワー解析の実行 ,” ページから始まる 27 • 章 4, “ 自動パワー測定 ,” ページから始まる 79 4 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 目次 パワー測定アプリケーションの概要 1 / 前提条件 安全性 / 10 オシロスコープの要件 / 11 帯域幅要件 / 11 メモリ要件 / 11 ソフトウェア・バージョン要件 / プローブ要件 / 13 電圧プローブ / 13 電流プローブ / 14 電圧／電流プローブのスキュー補正 2 3 12 / 14 入門 ステップ 1：パワー測定アプリケーションへのアクセ ス / 16 ステップ 2：チャネル・スキュー補正の実行 / ステップ 3：パワー解析のタイプの選択 20 / ステップ 4：DUT の接続と信号のセットアップ 17 / ステップ 5：解析設定の変更（使用可能な場合） / ステップ 6：解析の適用 / ステップ 7：解析結果の表示 3 21 23 24 / 25 パワー解析の実行 測定入力 / 28 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 5 電力品質 / 28 電流高調波 / 31 突入電流 / 37 測定切り替え / 40 Rds(on) および Vce(sat) / スイッチング損失 / 43 スルーレート / 48 変調 / 51 測定出力 / 55 出力リップル / 55 ターンオン / ターンオフ 過渡応答 / 60 効率 / 63 / 40 57 周波数応答測定 / 67 電源電圧変動除去比 (PSRR) / 67 制御ループ応答（ボード） / 73 4 自動パワー測定 力率 / 80 有効電力 / 81 皮相電力 / 82 無効電力 / 83 クレスト・ファクタ 位相角 / 6 / 86 入力パワー / 87 出力パワー / 88 / 84 85 出力リップル 効率 / 89 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド ピーク電流 過渡 / / 90 91 ターンオン時間 / 92 ターンオフ時間 / 93 Rds(on) / Vce(sat) パワー損失 94 / 95 / 96 パワー損失／サイクル エネルギー損失 / / 97 98 索引 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 7 8 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 1 前提条件 安全性 / 10 オシロスコープの要件 プローブ要件 / 13 / 11 この章では、パワー測定アプリケーションを使用する際の安全に関する注意事 項と必要な条件を示します。 9 1 前提条件 安全性 警告 10 高電圧が存在する回路に接続する場合は、プローブやその他のコンポーネ ントを必ず定格の範囲内で使用してください。プローブやその他のコン ポーネントの説明書を参照してください。 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 前提条件 1 オシロスコープの要件 DSOX3PWR/DSOX4PWR/DOSX6PWR パワー測定アプリケーションは、 3000T/4000/6000 X シリーズ・デジタル・ストレージ・オシロスコープ（DSO） で動作します。 必要なオシロスコープ帯域幅とメモリは、被試験電源の特性によって決まりま す。 • “ 帯域幅要件 " ページ 11 • “ メモリ要件 " ページ 11 • “ ソフトウェア・バージョン要件 " ページ 12 帯域幅要件 オシロスコープとプローブの帯域幅要件は、スイッチング・デバイスのスルー レート（立ち上がり／立ち下がり時間）によって決まります。 ガウシアン応答のオシロスコープ（帯域幅 1 GHz 以下のオシロスコープに多 い）では、オシロスコープの立ち上がり時間は、一般的にオシロスコープの帯 域幅と次の式の関係にあります。 立ち上がり時間 = 0.35/ 帯域幅 入力信号の立ち上がり時間を ±5 ％の誤差で測定するには、オシロスコープの 立ち上がり時間が入力信号の立ち上がり時間の 1/3 であることが必要です。し たがって、オシロスコープの帯域幅要件は次のようになります。 帯域幅 = ［0.35/（入力信号の立ち上がり時間 /3）］ 例えば、立ち上がり時間が 10 ns のスイッチング・デバイスに対しては、帯域 幅 105 MHz のオシロスコープ（およびプローブ）が必要です。 メモリ要件 オシロスコープのメモリ要件は、捕捉する信号の時間範囲とタイプによって次 のように決まります。 メモリ長 = 時間範囲 * サンプリング・レート • スイッチング・デバイス信号の場合：スルーレートが 50 ns のスイッチング 信号を、電源サイクル（60 Hz）の半分の時間だけ捕捉したい場合（必要な 帯域幅の 4 倍のサンプリング・レートを使用するとして）、メモリ長 ??? 8.333 ms*21 MHz*4 ＝ 699972 となります。 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 11 1 前提条件 InfiniiVision 3000 X シリーズ・オシロスコープでは、サンプリング・ レートは時間範囲設定によって決まります。上記の例では、時間範囲が 8.333 ms の場合の高分解能モードのサンプリング・レートは、100 M サンプ ル /s となります。したがって、必要なメモリ長は 833,300 ポイントです。 • 入力 AC ライン信号の場合：FFT をプロットするには、数サイクル分の捕捉 が必要です。FFT プロットの分解能は、サンプリング・レートをデータ・サ イズで割った値です。予想される高調波は、50/60 Hz の倍数です。 入力信号の周波数成分は低いので、高いサンプリング・レートは不要です。 例えば、RTCA-DO-160E 仕様では、サンプリング・レートは 100 k サンプル /s 以上で十分と定められています。60 Hz 信号の場合は、10 サイクル分を 捕捉するには、83.33 ms の捕捉時間が必要です。 InfiniiVision 3000 X シリーズ・オシロスコープの場合は、上記の時間範 囲では、サンプリング・レートは 10 M サンプル /s に設定されます。FFT 分 解能が 4.77 Hz の場合は、必要なメモリ長は 83,330 ポイントです。 ソフトウェア・バージョン要件 表 1 12 必要なオシロスコープ・ソフトウェア・バージョン オシロスコープ・ファミリ 必要なソフトウェア・バージョン InfiniiVision 3000T X シリーズ 4.00 以降 InfiniiVision 4000 X シリーズ 3.00 以降 InfiniiVision 6000 X シリーズ 6.00 以降 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 1 前提条件 プローブ要件 • “ 電圧プローブ " ページ 13 • “ 電流プローブ " ページ 14 • “ 電圧／電流プローブのスキュー補正 " ページ 14 電圧プローブ 次の電圧プローブが使用できます。 • Keysight N2791A 差動プローブ、25 MHz、700 V ダイナミック・レンジ。 • Keysight N2790A 差動プローブ、AutoProbe インタフェース付き、100 MHz、 1.4 kV ダイナミック・レンジ。 • Keysight N2792A 差動プローブ、200 MHz 帯域幅、20 V ダイナミック・レン ジ。 • Keysight N2793A 差動プローブ、800 MHz 帯域幅、15 V ダイナミック・レン ジ。 • Keysight N2891A 高電圧差動プローブ、70 MHz 帯域幅、7 kV ダイナミック・ レンジ。 • Keysight 1141A 差動プローブ、200 MHz 帯域幅、400 V ダイナミック・レン ジ。 • Keysight 10070D パッシブ・プローブ、1:1、20 MHz 帯域幅、400 V 最大入 力（電源雑音測定および電源除去比測定用）。 • Keysight N2870A パッシブ・プローブ、1:1、35 MHz 帯域幅、55 V 最大入力 （電源雑音測定および電源除去比測定用）。 電圧プローブの帯域幅要件については、“ 帯域幅要件 " ページ 11 を参照して ください。 必要なプローブの電圧レンジは、測定する入力信号によって異なります。 AC-DC スイッチ・モード電源には、高電圧レンジのプローブが必要です。ス イッチング信号と入力ライン信号の最大電圧は、700 Vpp 程度になることがあ るからです。DC-DC スイッチ・モード電源の場合は、信号振幅はこれよりずっ と小さいので、プローブの電圧レンジはもっと低くてもかまいません。 パッシブ・プローブは通常、DC 出力や過渡応答の測定に使用されます。 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 13 1 前提条件 電流プローブ 次の Keysight AC/DC 電流プローブが使用できます。 • 1,147B 50 MHz 帯域幅、15 A ピーク。 • N2893A 100 MHz 帯域幅、30 A ピーク。 • N2780A 2 MHz 帯域幅、500 A ピーク。 • N2781A 10 MHz 帯域幅、150 A ピーク。 • N2782A 50 MHz 帯域幅、30 A ピーク。 • N2783A 100 MHz 帯域幅、30 A ピーク。 電流プローブの帯域幅要件については、“ 帯域幅要件 " ページ 11 を参照して ください。 電圧／電流プローブのスキュー補正 パワー損失測定を正確に実行するには、U1880A スキュー補正フィクスチャを使 用して、電流プローブと電圧プローブの信号経路の間の時間遅延の差を補正し ます。 プローブのスキュー補正手順は、章 2, “ 入門 ,” ページから始まる 15 で説 明しています。 表 2 温度 U1880A スキュー補正フィクスチャの環境特性 動作時：-10 °C ～ +55 °C 保管時：-20 °C ～ +60 °C 湿度 動作時：相対湿度 95％（40 °C で 24 時間） 保管時：相対湿度 90％（65°C で 24 時間） 高度 動作時：最高 4,570m 保管時：最高 15,244m 屋内使用 14 屋内使用のみ PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 2 入門 ステップ 1：パワー測定アプリケーションへのアクセス ステップ 2：チャネル・スキュー補正の実行 / 17 ステップ 3：パワー解析のタイプの選択 / 20 ステップ 4：DUT の接続と信号のセットアップ / 21 ステップ 5：解析設定の変更（使用可能な場合） / 23 ステップ 6：解析の適用 / 24 ステップ 7：解析結果の表示 / 25 / 16 この章では、パワー測定を初めて行う際に必要な手順の概要を示します。 15 2 入門 ステップ 1：パワー測定アプリケーションへのアクセス オシロスコープ上のパワー測定アプリケーションにアクセスするには： 1 [Analyze] 解析キーを押します。 2 機能を押し、パワー・アプリケーションを選択します。 3 機能をもう一度押して、パワー測定をオンにします。 次へ 16 • “ ステップ 2：チャネル・スキュー補正の実行 " ページ 17 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 2 入門 ステップ 2：チャネル・スキュー補正の実行 正確なパワー損失測定を実行するには、U1880A スキュー補正フィクスチャを使 用して、電流および電圧チャネルのスキュー補正を行う必要があります。チャ ネル・スキュー補正手順では、電流プローブと電圧プローブの間の時間遅延が 校正されます。 スキュー補正手順は、最初に 1 回と、ハードウェア・セットアップに変更が あった場合（例えば、別のプローブや別のオシロスコープ・チャネルを使用す る場合）、または周囲温度が変化した場合に実行する必要があります。 チャネル・スキュー補正を実行するには： 1 最初に、電流プローブを消磁し、ゼロ調整します。このための手順について は、電流プローブのドキュメントを参照してください。 2 U1880A スキュー補正フィクスチャに接続します。 電流プローブ： 小ループ 大ループ • 1,147B（50 MHz、15A） • N2780A（2 MHz、500A） • N2893A（10 MHz、15A） • N2781A（10 MHz、150A） • N2782A（50 MHz、30A） • N2783A（100 MHz、30A） 高電圧差動プローブを次 のどちらかに接続： • J5（2.54 mm コネクタ） • J2（2.54 mm コネクタ） • J6 および J7（ワニ口 型） • J3 および J4（ワニ口 型） a 高電圧差動プローブの D+ と D- を、スキュー補正フィクスチャに接続し ます。 b 矢印の方向が電流の方向に一致するように、電流プローブを電流ループ に接続します。 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 17 2 入門 c スキュー補正フィクスチャのスイッチが、フィクスチャの正しい側（「小 ループ」または「大ループ」）に設定されていることを確認します。 d スキュー補正フィクスチャを、オシロスコープまたは PC の USB ポート に、USB ケーブルで接続します。USB ポートからスキュー補正フィクス チャに電力が供給されます。 3 パワー・アプリケーションのメイン・メニューで、解析ソフトキーを押し、 入力ノブを回して、自動 スキュー補正を選択します。 4 電圧ソフトキーを押し、入力ノブを使用して、電圧信号をプローブするアナ ログ・チャネルを選択します。 5 電流ソフトキーを押し、入力ノブを使用して、電流信号をプローブするアナ ログ・チャネルを選択します。 6 自動スキュー補正ソフトキーを押します。 注記 18 スキュー補正フィクスチャの電圧レベルは非常に小さいため、できる限り高電 圧差動プローブの最小の減衰設定を使用します。大きい減衰設定を使用する と、雑音レベルも拡大されるため、正しくないスキュー値が得られ、測定結果 に影響する可能性があります。 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 入門 2 スキュー補正プロセスが完了すると、スキュー補正が成功したかどうかの メッセージと、成功した場合は使用される設定が表示されます。 スキュー補正値は、工場設定またはセキュア消去が実行されるまで、オシロス コープに保存されます。次にパワー・アプリケーションを実行したときには、 保存されたスキュー補正値を使用するか、スキュー補正をもう一度実行できま す。 一般的に、スキュー補正手順は、テスト・セットアップに変更があった場合 （例えば、別のプローブや別のオシロスコープ・チャネルを使用する場合）、ま たは周囲温度が変化した場合に再実行する必要があります。 関連項目 • U1880A スキュー補正フィクスチャのユーザーズ・ガイドを参照してくだ さい。 次へ • “ ステップ 3：パワー解析のタイプの選択 " ページ 20 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 19 2 入門 ステップ 3：パワー解析のタイプの選択 1 パワー・アプリケーションのメイン・メニューで、解析ソフトキーを押し、 入力ノブを回して、パワー解析のタイプを選択します。 次のタイプのパワー解析が使用できます。 • 電力品質 • 電流高調波 • 突入電流 • Rds(on) と Vce(sat) • スイッチング損失 • スルーレート • 変調 • 出力リップル • ターンオン／ターンオフ • 過渡応答 • 効率 • 電源電圧変動除去比 (PSRR) • 制御ループ応答（ボード） 次へ 20 • “ ステップ 4：DUT の接続と信号のセットアップ " ページ 21 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 入門 2 ステップ 4：DUT の接続と信号のセットアップ パワー解析の各タイプに対して、信号ソフトキーと、使用するオシロスコー プ・チャネルの指定とその他の関連オプションの設定のためのメニューが存在 します。 1 パワー・アプリケーションのメイン・メニューで、信号ソフトキーを押しま す。 2 パワー・アプリケーションの信号メニューで、接続図を参照して、プローブ を被試験デバイスとオシロスコープに接続します。 3 上の例では、電圧および電流ソフトキーを押し、正しいアナログ・チャネル が選択されていることを確認します。 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 21 2 入門 電圧プローブで使用されている正しい減衰比を選択します。 注記 減衰比とプローブの最大出力電圧の積によって、最大入力信号が得られます。 例えば、N2791A プローブの最大出力電圧は ±7 V なので、100:1 の減衰比の場 合は最大入力信号は ±700 V となります。 また、電流プローブで使用されている正しい減衰比を選択します。 注記 4 関連オプションを設定するソフトキーがある場合は、それを使用して適切な 設定を指定します。上の例では、周期ソフトキーがこれにあたります。 5 自動設定ソフトキーが存在する場合は、これを押して、電圧および電流チャ ネルのスケールと位置を自動的に設定し、場合によっては時間 /div も設定 します。 6 次へ 22 Back/Up キーを押して、パワー・アプリケーションのメイン・メニュー に戻ります。 Back • “ ステップ 5：解析設定の変更（使用可能な場合）" ページ 23 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 入門 2 ステップ 5：解析設定の変更（使用可能な場合） 選択したパワー解析のタイプで設定が使用可能な場合は、パワー・アプリケー ションのメイン・メニューに設定ソフトキーまたはその他のソフトキーが存在 します。パワー解析の設定を指定するには： 1 パワー・アプリケーションのメイン・メニューで、設定ソフトキーまたはそ の他のソフトキーを押し、実行する解析のタイプに応じて適切な設定を行い ます。 例えば、電流高調波設定メニューは次のようになります。 パワー解析の各タイプに関して使用可能な設定の説明については、章 3, “ パワー解析の実行 ,” ページから始まる 27 を参照してください。 2 設定の変更が終わったら、パワー・アプリケーションのメイン・メニューに 戻ります（必要な場合は Back Back/Up キーを押します）。 次へ • “ ステップ 6：解析の適用 " ページ 24 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 23 2 入門 ステップ 6：解析の適用 パワー解析の各タイプには、解析を開始するための適用ソフトキーがありま す。 1 パワー・アプリケーションのメイン・メニューで、適用を押します。 次へ 24 • “ ステップ 7：解析結果の表示 " ページ 25 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 入門 2 ステップ 7：解析結果の表示 パワー解析が終了したら、次の方法で結果を表示できます。 • パワー解析結果を画面に表示します。 • 自動パワー測定を追加します。 パワー解析結果 の画面表示 パワー解析結果は、オシロスコープ画面に表示されます。 自動パワー測定 の追加 電圧（p-p、最大値、最小値など）や時間（周波数、周期、立ち上がり時間、 立ち下がり時間など）の自動測定を追加するのと同様に、自動パワー測定を追 加することもできます。章 4, “ 自動パワー測定 ,” ページから始まる 79 を 参照してください。 関連項目 パワー解析の個々のタイプと、その入力信号、設定、結果の詳細については、 次の項目を参照してください。 次に示すのは、電流高調波解析の結果です。 • 章 3, “ パワー解析の実行 ,” ページから始まる 27 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 25 2 26 入門 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 3 パワー解析の実行 測定入力 / 28 測定切り替え / 40 測定出力 / 55 周波数応答測定 / 67 この章では、パワー測定アプリケーションで実行できるパワー解析のタイプ、 被試験デバイスへの正しいプローブ接続、信号セットアップ、設定、結果につ いて説明します。 27 3 パワー解析の実行 測定入力 • “ 電力品質 " ページ 28 • “ 電流高調波 " ページ 31 • “ 突入電流 " ページ 37 電力品質 電力品質解析は、AC 入力ラインの品質を表示します。 AC 電流の一部は、エネルギーを供給することなく負荷に流れ込み、流れ出しま す。この電流は無効電流または高調波電流と呼ばれ、実際に消費される電力よ りも大きい「皮相電力」になります。電力品質は、これらの測定値によって評 価されます：AC ラインの電流および電圧の力率、皮相電力、有効電力、無効電 力、クレスト・ファクタ、位相角の測定が用いられます。 信号セットアッ プ 1 パワー・アプリケーションのメイン・メニューで、電力品質解析が選択され た状態で、信号ソフトキーを押します。 2 接続図を参照して、プローブを被試験デバイスとオシロスコープに接続しま す。 28 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 3 パワー解析の実行 図 2 入力ライン解析テストの代表的な構成 a 電圧プローブの D+ を AC 入力の通電ワイヤに接続します。 b 電圧プローブの D- を AC 入力のニュートラル・ワイヤに接続します。 c 電圧プローブで、適切な減衰比を選択します。 d 矢印の方向が電流の方向に一致するように、電流プローブを AC 入力の通 電ワイヤに接続します。 e 電圧プローブおよび電流プローブをオシロスコープの入力チャネルに接 続します。 3 電圧および電流ソフトキーを押し、正しいアナログ・チャネルが選択されて いることを確認します。 4 電圧プローブおよび電流プローブのプローブ減衰比がオシロスコープで正し く設定されていることを確認します。 5 周期ソフトキーを押し、入力ノブを回して、1 回の収集で捕捉するサイクル 数を選択します。 6 自動 設定ソフトキーを押して、電圧および電流チャネルの垂直スケールと 位置を自動的に設定します。 また、電圧波形と電流波形の乗算演算の結果である電力波形も表示されま す。 7 戻る / 上方向キー Back を押して、パワー・アプリケーションのメイン・メ ニューに戻ります。 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 29 3 パワー解析の実行 解析結果 解析を実行するには、パワー・アプリケーションのメイン・メニューで、適用 を押します。 解析が終了すると、結果が表示されます。 電圧および電流波形に加えて、入力電力波形（電圧と電流の波形乗算）も表示 されます。また、選択して適用した以下の電力品質測定も表示されます。 • 力率：有効電力と皮相電力の比。“ 力率 " ページ 80 を参照してください。 • 有効（実効）電力：AC 波形の 1 サイクルにわたって平均したときに、1 方向 へのエネルギーの正味の伝達となる電力の流れの一部。“ 有効電力 " ペー ジ 81 を参照してください。 • 皮相電力：各サイクルでソースに戻っていく蓄積されたエネルギーに起因す る電力の流れの一部。“ 皮相電力 " ページ 82 を参照してください。 • 無効電力：リアクタンスから生じる皮相電力と有効電力の差。“ 無効電力 " ページ 83 を参照してください。 30 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド パワー解析の実行 3 • クレスト・ファクタ：クレスト・ファクタとは、負荷が要求する瞬時ピーク 電流 / 電圧と、RMS 電流 / 電圧（RMS は Root Mean Square（2 乗平均平方根） の略で、平均値の一種）との比。“ クレスト・ファクタ " ページ 84 を参 照してください。 • 位相角：位相角とは、電力三角形（皮相電力 2= 有効電力 2+ 無効電力 2 とな る直角三角形）の皮相電力と実効電力の間の角度であり、無効電力の大きさ を示します。“ 位相角 " ページ 85 を参照してください。 • 1 サイクル当たりの DC RMS。詳細については、オシロスコープの『ユーザー ズ・ガイド』を参照してください。 • 周波数 詳細については、オシロスコープの『ユーザーズ・ガイド』を参照 してください。 電力品質測定は、指定したサイクル数にわたって捕捉された電圧および電流波 形から計算されます。 電流高調波 スイッチング電源は、AC 電源からある範囲の高調波を発生します。 このような高調波が送電網に逆方向に伝播すると、送電網に接続された他のデ バイスに問題が生じるおそれがあるため、高調波のリミットが規格で定められ ています。 電流高調波解析では、スイッチング電源の電流高調波を、IEC61000-3-2（クラ ス A、B、C、D）のプリコンプライアンス規格に基づいてテストします。解析で は、最大 40 個の高調波が表示されます。 信号セットアッ プ 1 パワー・アプリケーションのメイン・メニューで、電流高調波解析が選択さ れた状態で、信号ソフトキーを押します。 2 接続図を参照して、プローブを被試験デバイスとオシロスコープに接続しま す。 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 31 3 パワー解析の実行 図 3 入力ライン解析テストの代表的な構成 a 電圧プローブの D+ を AC 入力の通電ワイヤに接続します。 b 電圧プローブの D- を AC 入力のニュートラル・ワイヤに接続します。 c 電圧プローブで、適切な減衰比を選択します。 d 矢印の方向が電流の方向に一致するように、電流プローブを AC 入力の通 電ワイヤに接続します。 e 電圧プローブと電流プローブをオシロスコープの適切なチャネルに接続 します。 3 電圧および電流ソフトキーを押し、正しいアナログ・チャネルが選択されて いることを確認します。 4 電圧プローブおよび電流プローブのプローブ減衰比がオシロスコープで正し く設定されていることを確認します。 5 周期ソフトキーを押し、入力ノブを回して、1 回の収集で捕捉するサイクル 数を選択します。 6 自動 設定ソフトキーを押して、電圧および電流チャネルのスケールと位置 を自動的に設定し、適切な時間 /div を設定します。 また、ハニング FFT ウィンドウ（周波数分解能が高く、スペクトル・リー ケージが小さい）も自動的に設定されます。信号を手動でセットアップする 場合は、他の FFT 解析用ウィンドウも選択します。例えば、ブラックマン・ 32 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 3 パワー解析の実行 ハリス・ウィンドウ（スペクトル・リーケージが最小）やハミング・ウィン ドウ（周波数分解能が高く、スペクトル・リーケージは中程度）がありま す。 7 戻る / 上方向キー Back を押して、パワー・アプリケーションのメイン・メ ニューに戻ります。 設定 1 パワー・アプリケーションのメイン・メニューで、設定ソフトキーを押しま す。 2 パワー・アプリケーションの電流高調波メニューで、適切な設定を行いま す。 表 3 電流高調波解析設定 設定 意味 電源周波数 電源周波数を入力します。 標準 電流高調波のコンプライアンス・テストを実行する規格を選択 します。 • IEC 61000-3-2 クラス A：平衡 3 相機器、家庭電気製品（ク ラス D に分類される機器を除く） 、携帯用工具を除く工具、 白熱電球用調光器、オーディオ機器用。 • IEC 61000-3-2 クラス B：携帯用工具用。 • IEC 61000-3-2 クラス C：照明機器用。クラス C には力率計 算が必要です。この計算は、適用ソフトキー（パワー・ア プリケーションのメイン・メニュー）を押すと実行されま す。このため、クラス C はパワー・アプリケーションがオフ の場合のみ選択できます。解析を実行するには、適用を （再度）押す必要があります。 • IEC 61000-3-2 クラス D — 以下のタイプに属する、消費電力 が 600 W 以下の機器用：パーソナル・コンピュータおよび パーソナル・コンピュータ・モニタ、テレビ受信器。 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 33 3 パワー解析の実行 表 3 電流高調波解析設定 ( 続き ) 設定 意味 クラス D 設定 クラス D 規格が選択されると、このソフトキーを使用して、 ワット当たり電流の測定で使用する実際の電力値をオシロス コープで測定するか、ユーザーが定義するかを指定できる電力 アプリケーションクラス D 設定メニューを開きます。ユーザ定 義が選択されているとき、値を入力します。 表示 高調波の表示方法を選択します。 • 表。 • 棒グラフ。 • オフ：高調波測定結果は表示されません。 解析が実行された後、設定メニューに戻って次を実行することができます。 • 表示タイプを変更します。 • 結果が棒グラフまたは表形式で表示される場合、高調波をスクロールソ フトキーを押し、入力ノブを使用して、電流高調波解析結果をスクロー ルします。 • クラス D 規格が選択され、結果が棒グラフ形式で表示されているとき、 表示ソフトキーを押して、結果が RMS で表示されるか、ワットごとの電 流 (mA/W) 値で表示されるかを選択します。（表形式の表示オプションに は、RMS と mA/W 値の両方が含まれます。） 3 設定の変更が終わったら、 Back 戻る / 上方向キーを押して、パワー・アプリ ケーションのメイン・メニューに戻ります。 解析結果 解析を実行するには、パワー・アプリケーションのメイン・メニューで、適用 を押します。 解析が終了すると、結果が表示されます。 34 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 3 パワー解析の実行 表 4 FFT 波形 電流高調波テスト結果 入力電流の周波数成分を表示します。FFT はハニング・ ウィンドウを使用して計算されます。 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 35 3 パワー解析の実行 表 4 電流高調波テスト結果 ( 続き ) 高調波、実際値（RMS）、 リミット（RMS）、マージ ン、合否ステータス 最初の 40 個の高調波に対して、以下の値が表示されま す。 • 実測値 (RMS)：高調波単位パラメータで指定された 単位の測定値。 • リミット (RMS)：選択した電流高調波規格パラメー タで指定されているリミット。 • マージン：選択した電流高調波規格パラメータで指 定されているマージン。 • 合否ステータス：値が選択した電流高調波規格に合 格するかどうか。 表の行またはグラフのバーは、合否の値に応じてカ ラーコード化されています。 限界状態の結果とは、リミットの 85％を超えている が、100％には達していないものです。 THD（全高調波歪み） ここで、 • Xn = 各高調波の電圧または電流 • X1 = 基本波の電圧または電流値 高調波テスト結 果の保存 電流高調波テスト結果を USB ストレージ・デバイスに保存するには 1 [Save/Recall] 保存 / リコールキーを押します。 2 保存 / リコール・メニューで、保存ソフトキーを押します。 3 保存メニューで、形式ソフトキーを押し、入力ノブを回して電源高調波デー タ (*.csv) を選択します。 4 2 番目のソフトキーを押し、入力ノブを使用して保存場所に移動します。ス トレージ位置内の移動方法については、オシロスコープの『ユーザーズ・ガ イド』を参照してください。 5 最後に、押して保存ソフトキーを押します。 保存が成功したかどうかを示すメッセージが表示されます。 自動測定 36 [Meas] 測定キーとメニューを使用して、以下の関連する自動測定を追加でき ます。 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 3 パワー解析の実行 自動パワー・アプリケーション測定： • “ 皮相電力 " ページ 82 • “ クレスト・ファクタ " ページ 84 自動電圧測定（詳細についてはオシロスコープの『ユーザーズ・ガイド』を参 照）： • AC - RMS 突入電流 突入電流解析は、電源を最初にオンにしたときのピーク突入電流を測定しま す。 信号設定 1 パワー・アプリケーションのメイン・メニューの突入解析が選択された状態 で、信号ソフトキーを押します。 2 接続図を参照して、プローブを被試験デバイスとオシロスコープに接続しま す。 図 4 突入電流解析テストの代表的な構成 a 電圧プローブの D+ を AC 入力の通電ワイヤに接続します。 b 電圧プローブの D- を AC 入力のニュートラル・ワイヤに接続します。 c 電圧プローブで、適切な減衰比を選択します。 d 矢印の方向が電流の方向に一致するように、電流プローブを AC 入力の通 電ワイヤに接続します。 e 電圧プローブおよび電流プローブをオシロスコープの入力チャネルに接 続します。 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 37 3 パワー解析の実行 3 電圧および電流ソフトキーを押し、正しいアナログ・チャネルが選択されて いることを確認します。 4 電圧プローブおよび電流プローブのプローブ減衰比がオシロスコープで正し く設定されていることを確認します。 5 タイプソフトキーを押し、入力ノブを回して、入力から出力に変換される電 力のタイプを選択します。この選択は、測定方法に影響を与えます。 6 最大 Vin ソフトキーを押し、入力ノブを回して、最大入力電圧を指定しま す。電圧をプローブするチャネルの垂直スケールが設定されます。 7 期待値ソフトキーを押し、入力ノブを回して、予測される突入電流の振幅を 指定します。電流をプローブするチャネルの垂直スケールが設定されます。 8 戻る / 上方向キー Back を押して、パワー・アプリケーションのメイン・メ ニューに戻ります。 解析結果 解析を実行するには、パワー・アプリケーションのメイン・メニューで、適用 を押します。 画面に表示される手順を実行します。解析が終了すると、結果が表示されま す。 38 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド パワー解析の実行 3 電圧および電流波形が表示されます。また、以下の自動パワー測定も表示され ます。 • “ ピーク電流 " ページ 90 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 39 3 パワー解析の実行 測定切り替え • “Rds(on) および Vce(sat)" ページ 40 • “ スイッチング損失 " ページ 43 • “ スルーレート " ページ 48 • “ 変調 " ページ 51 Rds(on) および Vce(sat) Rds(on) および Vce(sat) 解析は、スイッチング・デバイスのこれらの特性を 測定します。この解析は、スイッチング・デバイスが、デバイスのデータ・ シートに公開されている値に近い値で動作しているかどうかを示します。 信号セットアッ プ 1 パワー・アプリケーションのメイン・メニューで、Rds(on) および Vce(sat) 解析が選択された状態で、信号ソフトキーを押します。 2 接続図を参照して、プローブを被試験デバイスとオシロスコープに接続しま す。 図 5 パワー・デバイス解析テストの代表的な構成 a 電圧プローブの D+ を、MOSFET のソースに接続します。 b 電圧プローブの D- を、MOSFET のドレインに接続します。 c 電圧プローブで、適切な減衰比を選択します。 d 矢印の方向が電流の方向に一致するように、電流プローブを MOSFET のド レインに接続します。 e 電圧プローブおよび電流プローブをオシロスコープの入力チャネルに接 続します。 40 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド パワー解析の実行 3 3 電圧および電流ソフトキーを押し、正しいアナログ・チャネルが選択されて いることを確認します。 4 電圧プローブおよび電流プローブのプローブ減衰比がオシロスコープで正し く設定されていることを確認します。 5 自動設定ソフトキーを押して、電圧および電流チャネルの垂直スケールと位 置を自動的に設定します。 6 オフセット校正が必要な場合は、オフセット校正ソフトキーを押して、電圧 入力チャネルおよび電流入力チャネルのオフセット・エラーを測定する校正 手順を通じて、オシロスコープ / プローブのオフセット・エラーを修正しま す。 オシロスコープのユーザー校正（[Utility] ユーティリティ > サービス） は、すべての垂直スケール設定について、すべての入力チャネルのオフセッ トを ±0.1 目盛り内に校正しますが、この比較的少量のオフセット・エラー が重大なスイッチング損失エラーの原因となる可能性があります（特に、電 圧がゼロに近い伝導フェーズ、および電流がゼロに近い非伝導フェーズ）。 これは、スイッチングの電圧 / 電流が比較的大きい場合に小さな電圧 / 電流 を測定する場合の、従来からあるオシロスコープのダイナミック・レンジの 制限です。 オフセット校正手順を実施してから適用ソフトキーを押してパワー解析を開 始すると、精度校正係数が適用されます。 電圧 / 電流の波形に何らかの垂直スケールの変更を加えると、校正係数が無 効になり、メニュー領域に新しいオフセット校正が必要であることを示す メッセージが赤で表示されます。信号メニューを開き、オフセット校正を選 択して、現在の垂直スケール設定に対して新しい精度オフセット係数を作成 します。 7 解析結果 Back/Up キーを押して、パワー・アプリケーションのメイン・メニュー に戻ります。 Back 解析を実行するには、パワー・アプリケーションのメイン・メニューで、適用 を押します。 解析が終了すると、結果が表示されます。 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 41 3 パワー解析の実行 電圧および電流波形が表示され、また、以下の自動パワー測定および統計も表 示されます。 • “Rds(on)" ページ 94 • “Vce(sat)" ページ 95 スイッチング損 失解析を可能に する、Rds(on) および Vce(sat) の使 用 Rds(on) および Vce(sat) 解析の結果を、スイッチング損失パワー解析に使用す ることができます。 • Rds(on) を使用を押して、Rds(on) 伝導計算法設定および測定された平均 Rds(on) 値による、スイッチ損失解析を開始させます。 • Vce(sat) を使用を押して、Vce(sat) 伝導計算法設定および測定された平均 Vce(sat) 値による、スイッチ損失解析を開始させます。 より正確な Rds(on) および Vce(sat) 測定結果を取得するには、測定統計の累 積時に収集のアベレージング・モードを使用します。 42 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド パワー解析の実行 3 スイッチング損失 スイッチング損失解析は、スイッチング・デバイスのスイッチング・サイクル で失われる電力を計算します。代表的なパワー損失には次のものがあります。 • Vds および Id のスイッチング中に発生するスイッチング損失。 • スイッチング・デバイス（MOSFET）がオンのときに発生する伝導損失 turn-OFF switching period ON state OFF state turn-ON switching period ON state Id(t) ON state forward voltage drop current probe null offset switching level t Vds(t) 0 P(t) = Vds(t) * Id(t) t 0 conduction loss 図 6 switching loss false losses due to probe null offset switching loss conduction loss パワー・デバイス内での損失の発生 デザイン・エンジニアは、この情報を使用して、電源のパワー変換効率を改善 します。 スイッチング損失はまた、パワー・デバイスのヒート・シンクに伝達されるパ ワー損失を定量化するためにも使用されます。 信号セットアッ プ 1 パワー・アプリケーションのメイン・メニューで、スイッチング損失解析が 選択された状態で、信号ソフトキーを押します。 2 接続図を参照して、プローブを被試験デバイスとオシロスコープに接続しま す。 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 43 3 パワー解析の実行 図 7 パワー・デバイス解析テストの代表的な構成 a 電圧プローブの D+ を、MOSFET のソースに接続します。 b 電圧プローブの D- を、MOSFET のドレインに接続します。 c 電圧プローブで、適切な減衰比を選択します。 d 矢印の方向が電流の方向に一致するように、電流プローブを MOSFET のド レインに接続します。 e 電圧プローブおよび電流プローブをオシロスコープの入力チャネルに接 続します。 3 電圧および電流ソフトキーを押し、正しいアナログ・チャネルが選択されて いることを確認します。 4 電圧プローブおよび電流プローブのプローブ減衰比がオシロスコープで正し く設定されていることを確認します。 5 自動設定ソフトキーを押して、電圧および電流チャネルの垂直スケールと位 置を自動的に設定します。 6 オフセット校正が必要な場合は、オフセット校正ソフトキーを押して、電圧 入力チャネルおよび電流入力チャネルのオフセット・エラーを測定する校正 手順を通じて、オシロスコープ / プローブのオフセット・エラーを修正しま す。 オシロスコープのユーザー校正（[Utility] ユーティリティ > サービス） は、すべての垂直スケール設定について、すべての入力チャネルのオフセッ トを ±0.1 目盛り内に校正しますが、この比較的少量のオフセット・エラー が重大なスイッチング損失エラーの原因となる可能性があります（特に、電 44 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド パワー解析の実行 3 圧がゼロに近い伝導フェーズ、および電流がゼロに近い非伝導フェーズ）。 これは、スイッチングの電圧 / 電流が比較的大きい場合に小さな電圧 / 電流 を測定する場合の、従来からあるオシロスコープのダイナミック・レンジの 制限です。 オフセット校正手順を実施してから適用ソフトキーを押してパワー解析を開 始すると、精度校正係数が適用されます。 電圧 / 電流の波形に何らかの垂直スケールの変更を加えると、校正係数が無 効になり、メニュー領域に新しいオフセット校正が必要であることを示す メッセージが赤で表示されます。信号メニューを開き、オフセット校正を選 択して、現在の垂直スケール設定に対して新しい精度オフセット係数を作成 します。 7 設定 Back/Up キーを押して、パワー・アプリケーションのメイン・メニュー に戻ります。 Back 1 パワー・アプリケーションのメイン・メニューで、設定ソフトキーを押しま す。 2 パワー・アプリケーションの Switching Loss（スイッチング損失）メ ニューで、適切な設定を行います。 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 45 3 パワー解析の実行 表 5 スイッチング損失解析設定 設定 意味 V Ref スイッチング・エッジのスイッチング・レベルを入力します。 この値は、最大スイッチング電圧に対する％です。 この値を調整することで、ノイズ・フロアを無視することがで きます。 この値は、スイッチング・エッジを判定するためのしきい値を 指定します。 I Ref スイッチング・エッジの先頭のスイッチング・レベルを入力し ます。この値は、最大スイッチング電流に対する％です。 この値を調整することで、電流プローブでは除去が困難なノイ ズ・フロアすなわちヌル・オフセットを無視できます。 この値は、スイッチング・エッジを判定するためのしきい値を 指定します。 46 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 3 パワー解析の実行 表 5 スイッチング損失解析設定 ( 続き ) 設定 意味 伝導 条件の計算方法を選択します。 • 電圧波形：パワー波形は元データを使用し、計算式は次の ようになります。P ＝ V×I • Rds(on)：パワー波形には誤差補正が含まれます。 • オン・ゾーン（電圧レベルが電圧基準より低い）では、 パワー計算式は次のようになります。P = Id2×Rds(on) Rds(on) は追加ソフトキーで指定します。 • オフ・ゾーン（電流レベルが電流基準より低い）では、 パワー計算式は次のようになります。P = 0 W。 • Vce(sat)：パワー波形には誤差補正が含まれます。 • オン・ゾーン（電圧レベルが電圧基準より低い）では、 パワー計算式は次のようになります。P = Vce(sat)×Ic Vce(sat) は追加ソフトキーで指定します。 • オフ・ゾーン（電流レベルが電流基準より低い）では、 パワー計算式は次のようになります。P = 0 W。 3 設定の変更が終わったら、Back Back/Up キーを押して、パワー・アプリケー ションのメイン・メニューに戻ります。 解析結果 解析を実行するには、パワー・アプリケーションのメイン・メニューで、適用 を押します。 解析が終了すると、結果が表示されます。 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 47 3 パワー解析の実行 電圧および電流波形に加えて、パワー波形（電圧と電流の波形乗算）も表示さ れます。また、以下の自動パワー測定および統計も表示されます。 • “ パワー損失 " ページ 96 • “ パワー損失／サイクル " ページ 97 • “ エネルギー損失 " ページ 98 自動測定 [Meas] 測定キーとメニューを使用して、以下の自動測定を追加できます。 自動時間測定（詳細についてはオシロスコープのユーザーズ・ガイドを参照）： • 周波数 スルーレート スルーレート解析は、スイッチング時の電圧または電流の変化速度を測定しま す。 信号セットアッ プ 48 1 パワー・アプリケーションのメイン・メニューで、スルーレート解析が選択 された状態で、信号ソフトキーを押します。 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 3 パワー解析の実行 2 接続図を参照して、プローブを被試験デバイスとオシロスコープに接続しま す。 図 8 パワー・デバイス解析テストの代表的な構成 a 電圧プローブの D+ を、MOSFET のソースに接続します。 b 電圧プローブの D- を、MOSFET のドレインに接続します。 c 電圧プローブで、適切な減衰比を選択します。 d 矢印の方向が電流の方向に一致するように、電流プローブを MOSFET のド レインに接続します。 e 電圧プローブおよび電流プローブをオシロスコープの入力チャネルに接 続します。 3 電圧および電流ソフトキーを押し、正しいアナログ・チャネルが選択されて いることを確認します。 4 電圧プローブおよび電流プローブのプローブ減衰比がオシロスコープで正し く設定されていることを確認します。 5 自動設定ソフトキーを押して、電圧および電流チャネルの垂直スケールと位 置を自動的に設定します。 6 設定 Back/Up キーを押して、パワー・アプリケーションのメイン・メニュー に戻ります。 Back 1 パワー・アプリケーションのメイン・メニューで、ソース・ソフトキーを押 し、入力ノブを回して、スルーレート解析のソースを dV/dt または dI/dt か ら選択します。 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 49 3 パワー解析の実行 解析結果 解析を実行するには、パワー・アプリケーションのメイン・メニューで、適用 を押します。 解析が終了すると、結果が表示されます。 電圧および電流波形に加えて、スルーレートを示す微分演算機能波形も表示さ れます。 微分演算機能波形の最小および最大測定が追加され、表示されます。 表 6 dV/dt 50 スルーレート・テスト結果 ［y(n) － y(n-1)］/[x(n) － x(n-1)］、パワー・デバイス （MOSFET）の Vds のスルーレートを測定します。 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 3 パワー解析の実行 表 6 dI/dt スルーレート・テスト結果 ( 続き ) ［y(n) － y(n-1)］/[x(n) － x(n-1)］、パワー・デバイス （MOSFET）の Id のスルーレートを測定します。 変調 変調解析は、スイッチング・デバイス（MOSFET）の制御パルス信号を測定し て、さまざまなイベントに応じた制御パルス信号のパルス幅、デューティ・サ イクル、周期、周波数などのトレンドを表示します。 信号設定 1 パワー・アプリケーションのメイン・メニューの変調解析が選択された状態 で、信号ソフトキーを押します。 2 接続図を参照して、プローブを被試験デバイスとオシロスコープに接続しま す。 図 9 変調解析テストの連続モード接続 a 電圧プローブの D+ を、MOSFET のゲートに接続します。 b 電圧プローブの D- を、MOSFET のソースに接続します。 c 電圧プローブで、適切な減衰比を選択します。 d 電流プローブを MOSFET のドレインに接続します。 e 電圧プローブと電流プローブをオシロスコープの入力チャネルに接続し ます。 3 電圧および電流ソフトキーを押し、正しいアナログ・チャネルが選択されて いることを確認します。 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 51 3 パワー解析の実行 4 電圧プローブおよび電流プローブのプローブ減衰比がオシロスコープで正し く設定されていることを確認します。 5 持続時間ソフトキーを押し、入力ノブを回して、信号を捕捉する時間を指定 します。オシロスコープの時間スケールが設定されます。 6 自動 設定ソフトキーを押して、電圧および電流チャネルの垂直スケールと 位置を自動的に設定します。 7 トリガ・レベルを調整して、各サイクルの同じ位置で波形を捕捉するように します（すなわち、波形表示を安定化します）。 8 戻る / 上方向キー Back を押して、パワー・アプリケーションのメイン・メ ニューに戻ります。 設定 1 パワー・アプリケーションのメイン・メニューで、ソースソフトキーを押 し、入力ノブを回して、変調解析のソースを電圧または電流から選択しま す。 2 測定ソフトキーを押し、入力ノブを回して、変調解析に使う測定のタイプを 選択します。 • 平均 • RMS - AC • 比 • 周期 • 周波数 • 正パルス幅 • 負パルス幅 • 正デューティ・サイクル • 負デューティ・サイクル • 立ち上がり時間 • 立ち下がり時間 52 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 3 パワー解析の実行 解析結果 解析を実行するには、パワー・アプリケーションのメイン・メニューで、適用 を押します。 解析が終了すると、結果が表示されます。 測定トレンド演算波形ビジュアリゼーションを使用して、変調波形の各サイク ルでの測定の変動がプロットされます。 自動測定 [Meas] 測定キーとメニューを使用して、以下の関連する自動測定を追加でき ます。 自動電圧測定（詳細についてはオシロスコープのユーザーズ・ガイドを参照）： • 平均 • AC - RMS • 比 自動時間測定（詳細についてはオシロスコープのユーザーズ・ガイドを参照）： • 周期 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 53 3 パワー解析の実行 • 周波数 • 正パルス幅 • -幅 • 正デューティ・サイクル • 負デューティ・サイクル • 立ち上がり時間 • 立ち下がり時間 54 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド パワー解析の実行 3 測定出力 • “ 出力リップル " ページ 55 • “ ターンオン / ターンオフ " ページ 57 • “ 過渡応答 " ページ 60 • “ 効率 " ページ 63 出力リップル 出力リップル解析は、電源出力のリップル・ノイズを測定します。 信号セットアッ プ 1 パワー・アプリケーションのメイン・メニューで、出力リップル解析が選択 された状態で、信号ソフトキーを押します。 2 接続図を参照して、プローブを被試験デバイスとオシロスコープに接続しま す。 図 10 出力電圧リップル・テストの代表的な構成 a 電圧プローブ（パッシブまたは差動）を電源の DC 出力に接続します。 b 電圧プローブをオシロスコープの入力チャネルに接続します。 3 電圧ソフトキーを押し、正しいアナログ・チャネルが選択されていることを 確認します。 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 55 3 パワー解析の実行 4 電圧プローブのプローブ減衰比がオシロスコープで正しく設定されているこ とを確認します。 5 持続時間ソフトキーを押し、入力ノブを回して、測定の時間スケールを選択 します。 6 自動設定ソフトキーを押して、電圧チャネルの垂直スケールと位置、および 時間スケールを自動的に設定します。 7 解析結果 Back Back/Up キーを押して、パワー・アプリケーションのメイン・メニュー に戻ります。 解析を実行するには、パワー・アプリケーションのメイン・メニューで、適用 を押します。 解析が終了すると、結果が表示されます。 出力電圧波形と、以下の自動パワー測定が表示されます。 • “ 出力リップル " ページ 86 56 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド パワー解析の実行 3 ターンオン / ターンオフ ターンオン解析は、電源がオンになってから定常状態出力の 90％に達する速さ を測定します。 ターンオフ解析は、電源がオフになってから最大出力電圧の 10％まで降下する 速さを測定します。 信号設定 1 パワー・アプリケーションのメイン・メニューのターンオン / ターンオフ解 析が選択された状態で、信号ソフトキーを押します。 2 接続図を参照して、プローブを被試験デバイスとオシロスコープに接続しま す。 図 11 ターンオン / オフ解析テストの代表的な構成 a 入力電圧プローブの D+ を AC 入力の通電ワイヤに接続します。 b 入力電圧プローブの D- を AC 入力のニュートラル・ワイヤに接続します。 c 入力電圧プローブで、適切な減衰比を選択します。 d 出力電圧プローブ（パッシブまたは差動）を電源の DC 出力に接続しま す。 e 電圧プローブをオシロスコープの入力チャネルに接続します。 3 入力 V および出力 V ソフトキーを押し、正しいアナログ・チャネルが選択 されていることを確認します。 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 57 3 パワー解析の実行 4 電圧プローブのプローブ減衰比がオシロスコープで正しく設定されているこ とを確認します。 5 戻る / 上方向キー Back を押して、パワー・アプリケーションのメイン・メ ニューに戻ります。 設定 1 パワー・アプリケーションのメイン・メニューで、テストソフトキーを押 し、入力ノブを回して、ターンオンとターンオフのどちらの解析を実行する かを選択します。 • ターンオン：電源がオンになってから定常状態出力が、ある特定パーセ ントに達する速さを測定します。ターンオン時間は、T2 から T1 までの時 間です。ここで： • T1 ＝入力電圧が最大振幅の特定パーセント（一般に 10％）まで最初に 上昇した時刻。 • T2 ＝出力 DC 電圧が最大振幅の特定パーセント（一般に 90％）まで上 昇した時刻。 • ターンオフ：電源がオフになってから最大出力電圧が、ある特定パーセ ントまで下降する速さを測定します。ターンオフ時間は、T2 から T1 まで の時間です。ここで： • T1 ＝入力電圧が最大振幅の特定パーセント（一般に 10％）まで最後に 下降した時刻。 • T2 ＝出力 DC 電圧が最大振幅の特定パーセント（一般に 10％）まで最 後に下降した時刻。 2 設定ソフトキーを押します。 3 パワー・アプリケーションのターンオン / ターンオフのメニュ — で、タイプ ソフトキーを押し、入力から出力に変換される電力のタイプを選択します。 この選択は効率の測定方法に影響を与えます。 4 タイプソフトキーを押し、入力ノブを回して、入力から出力に変換される電 力のタイプを選択します。この選択は、測定方法に影響を与えます。 58 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 3 パワー解析の実行 5 最大 Vin ソフトキーを押し、入力ノブを回して、最大入力電圧を指定しま す。 最大（p-p）ソース電圧振幅を入力します。ソース電圧は、「ターンオン時 間」テストでオシロスコープをトリガするために使用されます。 この値は、オシロスコープの入力電圧をプローブするチャネルの垂直スケー ルの調整に使用されます。 6 安定 Vout ソフトキーを押し、入力ノブを回して、電源の定常状態の出力 DC 電圧の予測値を指定します。 この値は、オシロスコープの出力電圧をプローブするチャネルの垂直スケー ルの調整に使用されます。 7 持続時間ソフトキーを押し、入力ノブを回して、測定の時間スケールを選択 します。 8 入力しきい値ソフトキーを押し、入力ノブを回して、T1 を特定する最大振 幅のパーセントを指定します。 ターンオン解析の場合、上昇する入力電圧のしきい値は、一般に 10％です。 ターンオフ解析の場合、下降する入力電圧のしきい値は、一般に 10％です。 9 出力しきい値ソフトキーを押し、入力ノブを回して、T2 を特定する最大振 幅のパーセントを指定します。 ターンオン解析の場合、上昇する出力電圧のしきい値は、一般に 90％です。 ターンオフ解析の場合、下降する出力電圧のしきい値は、一般に 10％です。 10 戻る / 上方向キー Back を押して、パワー・アプリケーションのメイン・メ ニューに戻ります。 解析結果 解析を実行するには、パワー・アプリケーションのメイン・メニューで、適用 を押します。 画面に表示される手順を実行します。解析が終了すると、結果が表示されま す。 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 59 3 パワー解析の実行 入力および出力電圧波形が表示されます。また、以下の自動パワー測定も表示 されます。 • “ ターンオン時間 " ページ 92 • “ ターンオフ時間 " ページ 93 過渡応答 過渡応答解析は、電源の出力電圧が出力負荷の変化に応答する速さを測定しま す。出力電圧がセトリング・バンドを最初に出てから、セトリング・バンド内 に最後に入るまでの時間が測定されます。 信号セットアッ プ 1 パワー・アプリケーションのメイン・メニューで、過渡応答解析が選択され た状態で、信号ソフトキーを押します。 2 接続図を参照して、プローブを被試験デバイスとオシロスコープに接続しま す。 60 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 3 パワー解析の実行 図 12 パワー出力過渡応答の代表的な構成 a 電圧プローブ（パッシブまたは差動）を電源の DC 出力に接続します。 b 電圧プローブをオシロスコープの入力チャネルに接続します。 c 電流プローブを電源の出力負荷に接続します。 負荷電流の変化によってオシロスコープがトリガされ、過渡現象が捕捉 されます。 d 電流プローブをオシロスコープの入力チャネルに接続します。 3 電圧および電流ソフトキーを押し、正しいアナログ・チャネルが選択されて いることを確認します。 4 電圧プローブおよび電流プローブのプローブ減衰比がオシロスコープで正し く設定されていることを確認します。 5 持続時間ソフトキーを押し、入力ノブを回して、測定の時間スケールを選択 します。 6 オーバシュートソフトキーを押し、入力ノブを回して、出力電圧のオーバ シュートの％を指定します。 この値は、過渡応答のセトリング・バンド値の決定と、オシロスコープの垂 直スケールの調整に使用されます。 7 安定 Vout ソフトキーを押し、入力ノブを回して、電源の定常状態の出力 DC 電圧の予想値を指定します。 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 61 3 パワー解析の実行 この値は、オーバシュート％とともに、過渡応答のセトリング・バンド値の 決定と、オシロスコープの垂直スケールの調整に使用されます。 8 設定 Back Back/Up キーを押して、パワー・アプリケーションのメイン・メニュー に戻ります。 1 パワー・アプリケーションのメイン・メニューで、設定ソフトキーを押しま す。 2 パワー・アプリケーションの過渡メニューで、適切な設定を行います。 表 7 過渡応答解析設定 設定 意味 注記 低電流 低電流値を入力します。電流値 は、負荷が変化する前または変 化した後に予測される低電流値 です。 低電流値と高電流値は、トリ ガ・レベルの計算と、オシロス コープの垂直スケールの調整に 使用されます。 高電流 高電流値を入力します。電流値 は、負荷が変化する前または変 化した後に予測される高電流値 です。 負荷が変更され、電流が低い値 から高い値（または、高い値か ら低い値）に変化すると、オシ ロスコープがトリガされ、過渡 応答設定時間の測定を作成しま す。 3 設定の変更が終わったら、Back Back/Up キーを押して、パワー・アプリケー ションのメイン・メニューに戻ります。 解析結果 解析を実行するには、パワー・アプリケーションのメイン・メニューで、適用 を押します。 画面に表示される手順を実行します。解析が終了すると、結果が表示されま す。 62 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド パワー解析の実行 3 電圧および電流波形が表示されます。開始と終了のタイムスタンプが、測定対 象の領域を示します。また、以下の自動パワー測定も表示されます。 • “ 過渡 " ページ 91 効率 効率解析は、出力パワーと入力パワーの比を測定することにより、電源の総合 効率をテストします。この解析では、入力電圧、入力電流、出力電圧、出力電 流を測定するので、4 チャネルのオシロスコープが必要です。 信号セットアッ プ 1 パワー・アプリケーションのメイン・メニューで、効率解析が選択された状 態で、信号ソフトキーを押します。 2 接続図を参照して、プローブを被試験デバイスとオシロスコープに接続しま す。 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 63 3 パワー解析の実行 図 13 効率解析テストの代表的な構成 a 入力電圧プローブの D+ を AC 入力の通電ワイヤに接続します。 b 入力電圧プローブの D- を AC 入力のニュートラルに接続します。 c 入力電圧プローブで、適切な減衰比を選択します。 d 矢印の方向が電流の方向に一致するように、入力電流プローブを AC 入力 の通電ワイヤに接続します。 e 出力電圧プローブの D+ を、負荷の入力経路に接続します。 f 出力電圧プローブの D- を、負荷の戻り経路に接続します。 g 出力電圧プローブで、適切な減衰比を選択します。 h 矢印の方向が電流の方向に一致するように、出力電流プローブを負荷の 入力経路に接続します。 i 電圧プローブおよび電流プローブをオシロスコープの入力チャネルに接 続します。 3 入力 V、入力 I、出力 V、出力 I ソフトキーを押し、正しいアナログ・チャ ネルが選択されていることを確認します。 4 電圧プローブおよび電流プローブのプローブ減衰比がオシロスコープで正し く設定されていることを確認します。 5 持続時間ソフトキーを押し、入力ノブを回して、信号を捕捉する時間を指定 します。オシロスコープの時間スケールが設定されます。 6 自動設定ソフトキーを押して、電圧および電流チャネルの垂直スケールと位 置を自動的に設定します。 64 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド パワー解析の実行 7 設定 3 Back Back/Up キーを押して、パワー・アプリケーションのメイン・メニュー に戻ります。 1 タイプソフトキーを押して、入力から出力に変換される電力のタイプを選択 します。 この選択は効率の測定方法に影響します。 解析結果 解析を実行するには、パワー・アプリケーションのメイン・メニューで、適用 を押します。 解析が終了すると、結果が表示されます。 入力電圧、入力電流、出力電圧、出力電流波形に加えて、入力パワー波形（入 力電圧と電流の波形乗算）も表示されます。また、以下の自動パワー測定およ び統計も表示されます。 • “ 入力パワー " ページ 87 • “ 出力パワー " ページ 88 • “ 効率 " ページ 89 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 65 3 パワー解析の実行 自動測定 [Meas] 測定キーとメニューを使用して、以下の自動測定を追加できます。 自動パワー・アプリケーション測定： • “ 有効電力 " ページ 81 • “ 皮相電力 " ページ 82 • “ 無効電力 " ページ 83 • “ 力率 " ページ 80 • “ 位相角 " ページ 85 自動電圧測定（詳細についてはオシロスコープのユーザーズ・ガイドを参照）： • AC - RMS • DC - RMS • 最大値 • 最小値 • p-p 自動時間測定（詳細についてはオシロスコープのユーザーズ・ガイドを参照）： • 周波数 • 位相 66 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 3 パワー解析の実行 周波数応答測定 • “ 電源電圧変動除去比 (PSRR)" ページ 67 • “ 制御ループ応答（ボード）" ページ 73 電源電圧変動除去比 (PSRR) 電源電圧変動除去比 (PSRR) テストは、電圧レギュレータがさまざまな周波数 レンジのリップル・ノイズを除去する能力を判定するために使用されます。 この解析は、オシロスコープの波形発生器からの周波数掃引信号を供給しま す。この信号は、電圧レギュレータに入力される DC 電圧にリップルを注入す るために使用されます。 入力と出力の AC RMS 比が測定され、周波数レンジに対してプロットされます。 PSRR の測定にはさまざまな方法があります。オシロスコープはネットワーク・ アナライザに比べて、ノイズ・フロアが高く、感度が低いため、－ 60 dB を超 える PSRR の測定は困難です。オシロスコープによる PSRR テストは、被試験電 源の全体的 PSRR 動作の抜き取り検査には通常十分です。 信号設定 1 接続図を参照して、プローブを被試験デバイスとオシロスコープに接続しま す。 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 67 3 パワー解析の実行 図 14 電源電圧変動除去比解析の代表的な構成 a 1 つの電圧プローブ（パッシブまたは差動）を、低ドロップアウト（LDO） レギュレータの入力（およびグランド）に接続します。 b もう 1 つの電圧プローブ（パッシブまたは差動）を、低ドロップアウト （LDO）レギュレータの出力（およびグランド）に接続します。 c 波形発生器出力を変調電源に接続します。 変調電源の例として、Accel Instruments の TS200 オプション 1A がありま す。別の方法として、注入トランスを使用して、オシロスコープの波形発生 器信号を、低ドロップアウト（LDO）レギュレータに接続された電源出力に 注入することもできます。この場合、注入トランスと電源の組み合わせが、 変調電源（TS200 など）の代わりとなります。 2 電圧プローブのプローブ減衰比がオシロスコープで正しく設定されているこ とを確認します。 設定 1 パワー・アプリケーションのメイン・メニューの電源電圧変動除去比 (PSRR) 解析が選択された状態で、設定 & 適用 ... ソフトキーを押します。 2 電源電圧変動除去比 (PSRR) ダイアログ・ボックスで、以下の設定を適切に 行います。 68 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 3 パワー解析の実行 設定 意味 周波数モード 周波数レンジ内で掃引するか、またはシングル周波数で解析を 実行できます。 シングルモードは単一周波数の振幅の評価に役立ちます。単一 周波数でテストを実施した後は、オシロスコープのディスプレ イに波形の歪みが出始めるまで、手動で波形発生器の振幅を調 整（増幅）できます。その後は、この振幅を掃引モードのすべ ての周波数に使用できます。または、最適化された振幅プロ ファイルを割り出すために、別の周波数で振幅を評価できます （振幅プロファイルオプションを使用します）。 周波数（開始、停 止） 掃引周波数の開始値と停止値を設定します。測定は対数スケー ルで表示されるので、開始周波数はディケード値から選択で き、停止周波数は最大周波数の 20 MHz の他にディケード値か らも選択できます。 ディケードごとの ポイント数 周波数テストポイントの数を選択します（対数スケール内に て）。 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 69 3 パワー解析の実行 設定 意味 ソース（入力、出 力） 正しいアナログ・チャネルが選択されていることを確認しま す。 波形発生（振幅、 インピーダンス） 波形発生器の振幅値および予測出力負荷インピーダンスを設定 します。 発生出力信号の出力インピーダンスは 50 Ω 固定です。ただ し、出力負荷選択を使用すると、予想される出力負荷に対して 正しい振幅およびオフセット・レベルを波形発生器に表示させ ることができます。実際の負荷インピーダンスが選択した値と 異なる場合は、表示される振幅およびオフセット・レベルは正 しくありません。 振幅プロファイル このチェックボックスを選択すると、各周波数レンジに対して 波形発生器の初期ランプ振幅を指定できます。 振幅プロファイルを設定すると、周波数の歪みに対して被試験 デバイス（DUT）の感度が高いときに低振幅を使用し、感度が 低いときに高振幅を使用することができます。 多くの場合、テスト中に歪みが観測されます。入力テストの正 弦波の形が不均衡、一部消去、またはやや三角形（非正弦波） に見え始めたら、おそらく被試験デバイスの酷使により歪みが 生じています。最善のダイナミックレンジ測定を達成するため にテスト振幅を最適化する際、多くの場合は複数回にわたり、 周波数応答測定の実行プロセスを繰り返すことになります。 解析結果 70 解析を実行するには、パワー・アプリケーションの電源電圧変動除去比 (PSRR) ダイアログ・ボックスで、適用を押します。測定された値は、解析の実行中に 周波数チャートにプロットされます。解析の完了後、プロットはダイアログ・ ボックスに表示されたまま残ります。プロットは、プロット ... ソフトキーを 押して表示することもできます。 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド パワー解析の実行 3 プロットは、周波数に対して測定された PSRR を示します。タッチスクリーン または USB 接続マウスを使って配置できる 2 つのマーカーがあります。画面の 右上隅にプロットのスケール / オフセット調整またはオートスケール用のコン トロールがあります。プロットの右側にあるスライダは、PSRR プロットのス ケール（上部スライダ）とオフセット（下部スライダ）の調整に使います。 解析結果の表を表示するには、表 ... ソフトキーを押します。 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 71 3 パワー解析の実行 表の内容：データポイント番号、周波数、波形発生出力の振幅、および測定さ れた PSRR。タッチスクリーンまたは USB 接続マウスを使ってデータのスクロー ルを行います。行をクリックして、シングル周波数（単一周波数の振幅の評価 に役立つ）でテストを実行します。 解析結果の保存 解析結果を USB ストレージ・デバイスに保存（またはメール送信）するには： （またはメール 1 [Save/Recall] 保存 / リコールキーを押します。 送信） 2 保存 / リコール・メニューで、保存（またはメール送信）ソフトキーを押し ます。 3 保存（またはメール送信）メニューで、フォーマットソフトキーを押し、入 力ノブを回して電源電圧変動除去比 (PSRR) データ (*.csv) を選択します。 4 2 つ目に位置するソフトキーを押し、入力ノブを使って保存先に移動します （またはメールを設定します）。保存先への移動（またはメール設定）につい ての詳細は、オシロスコープの『ユーザーズ・ガイド』を参照してくださ い。 5 最後に、保存を実行またはメール送信を実行ソフトキーを押します。 72 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 3 パワー解析の実行 正常に保存（またはメール送信）されたかどうかを示すメッセージが表示さ れます。 制御ループ応答（ボード） 制御ループ応答（ボード）解析は、周波数掃引上で利得 / 位相プロットを実行 します。これは、制御ループのマージンの判定に使用されます。 位相測定およびプロットは、入出力波形が 1 目盛りピーク・ツー・ピーク (>1 mVpp) を超える場合にのみ可能です。 信号設定 1 接続図を参照して、プローブを被試験デバイスとオシロスコープに接続しま す。 図 15 制御ループ応答解析の一般的な構成 a 1 つの電圧プローブ（パッシブまたは差動）を、注入抵抗の入力（および グランド）に接続します。 b 2 つ目の電圧プローブ（パッシブまたは差動）を、注入抵抗の出力（およ びグランド）に接続します。 c 波形発生出力を、低オーム注入抵抗と並列に接続されている注入トラン スに接続します。 注入抵抗は、フィードバック経路におけるハイサイドフィードバック抵 抗より上の低インピーダンス出力ノードに配置してください。 2 電圧プローブのプローブ減衰比がオシロスコープで正しく設定されているこ とを確認します。 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 73 3 パワー解析の実行 設定 1 パワー・アプリケーションのメイン・メニューで、設定 & 適用 ... ソフト キーを押します。 2 制御ループ応答（ボード）ダイアログ・ボックスで、以下の設定を適切に行 います。 設定 意味 周波数モード 周波数レンジ内で掃引するか、またはシングル周波数で解析を 実行できます。 シングルモードは、0 dB が予測されるクロスオーバー周波数 の近くなど、単一周波数の振幅の評価に役立ちます。単一周波 数でテストを実施した後は、オシロスコープのディスプレイに 波形の歪みが出始めるまで、手動で波形発生器の振幅を調整 （増幅）できます。その後は、この振幅を掃引モードのすべて の周波数に使用できます。または、最適化された振幅プロファ イルを割り出すために、別の周波数で振幅を評価できます（振 幅プロファイルオプションを使用します）。 74 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 3 パワー解析の実行 設定 意味 周波数（開始、停 止） 掃引周波数の開始値と停止値を設定します。測定は対数スケー ルで表示されるので、開始周波数はディケード値から選択で き、停止周波数は最大周波数の 20 MHz の他にディケード値か らも選択できます。 ディケードごとの ポイント数 周波数テストポイントの数を選択します（対数スケール内に て）。 ソース（入力、出 力） 正しいアナログ・チャネルが選択されていることを確認しま す。 波形発生（振幅、 インピーダンス） 波形発生器の振幅値および予測出力負荷インピーダンスを設定 します。 発生出力信号の出力インピーダンスは 50 Ω 固定です。ただ し、出力負荷選択を使用すると、予想される出力負荷に対して 正しい振幅およびオフセット・レベルを波形発生器に表示させ ることができます。実際の負荷インピーダンスが選択した値と 異なる場合は、表示される振幅およびオフセット・レベルは正 しくありません。 振幅プロファイル このチェックボックスを選択すると、各周波数レンジに対して 波形発生器の初期ランプ振幅を指定できます。 振幅プロファイルを設定すると、周波数の歪みに対して被試験 デバイス（DUT）の感度が高いときに低振幅を使用し、感度が 低いときに高振幅を使用することができます。通常、電源 フィードバック・ネットワークは、0 dB のクロスオーバー周 波数近くで最も感度が高くなります。 多くの場合、テスト中に歪みが観測されます。入力テストの正 弦波の形が不均衡、一部消去、またはやや三角形（非正弦波） に見え始めたら、おそらく被試験デバイスの酷使により歪みが 生じています。最善のダイナミックレンジ測定を達成するため にテスト振幅を最適化する際、多くの場合は複数回にわたり、 周波数応答測定の実行プロセスを繰り返すことになります。 解析結果 解析を実行するには、制御ループ応答（ボード）ダイアログ・ボックスで、適 用を押します。測定された値は、解析の実行中に周波数チャートにプロットさ れます。解析の完了後、プロットはダイアログ・ボックスに表示されたまま残 ります。プロットは、プロット ... ソフトキーを押して表示することもできま す。 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 75 3 パワー解析の実行 プロットは、周波数に対する利得および位相の両測定を示します。位相基準点 が 0 dB/0° にあることに注意してください（書籍によっては、位相基準点が 0 dB/-180° にあるボード・プロットを説明しているものもあります） 。タッチ スクリーンまたは USB 接続マウスを使って配置できる 2 組のマーカーがありま す。位相マージン（PM）および利得マージン（GM）測定もダイアログ・ボック スの下部に表示されます。画面の右上隅にプロットのスケール / オフセット調 整またはオートスケール用のコントロールがあります。プロットの右側にある スライダは、利得プロットのスケール（上部スライダ）とオフセット（下部ス ライダ）の調整に使います。プロットの左側にあるスライダは、位相プロット のスケール（上部スライダ）とオフセット（下部スライダ）の調整に使いま す。 解析結果の表を表示するには、表 ... ソフトキーを押します。 76 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド パワー解析の実行 3 表の内容：データポイント番号、周波数、波形発生出力の振幅、測定された利 得、および測定された位相。タッチスクリーンまたは USB 接続マウスを使って データのスクロールを行います。行をクリックして、シングル周波数（単一周 波数の振幅の評価に役立つ）でテストを実行します。 解析結果の保存 解析結果を USB ストレージ・デバイスに保存（またはメール送信）するには： （またはメール 1 [Save/Recall] 保存 / リコールキーを押します。 送信） 2 保存 / リコール・メニューで、保存（またはメール送信）ソフトキーを押し ます。 3 保存（またはメール送信）メニューで、フォーマットソフトキーを押し、入 力ノブを回して制御ループ応答（ボード）データ (*.csv) を選択します。 4 2 つ目に位置するソフトキーを押し、入力ノブを使って保存先に移動します （またはメールを設定します）。保存先への移動（またはメール設定）につい ての詳細は、オシロスコープの『ユーザーズ・ガイド』を参照してくださ い。 5 最後に、保存を実行またはメール送信を実行ソフトキーを押します。 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 77 3 パワー解析の実行 正常に保存（またはメール送信）されたかどうかを示すメッセージが表示さ れます。 78 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 4 自動パワー測定 力率 / 80 有効電力 / 81 皮相電力 / 82 無効電力 / 83 クレスト・ファクタ / 84 位相角 / 85 出力リップル / 86 入力パワー / 87 出力パワー / 88 効率 / 89 ピーク電流 / 90 過渡 / 91 ターンオン時間 / 92 ターンオフ時間 / 93 Rds(on) / 94 Vce(sat) / 95 パワー損失 / 96 パワー損失／サイクル / 97 エネルギー損失 / 98 79 4 自動パワー測定 力率 AC ラインの有効電力と皮相電力の比。 有効電力 / 皮相電力 力率測定は、電圧波形と電流波形の 2 つのソース入力を使用して行われ、電圧 波形と電流波形の間の乗算波形も必要です。 80 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 自動パワー測定 4 有効電力 AC 波形の 1 サイクルにわたって平均したときに、1 方向へのエネルギーの正味 の伝達となるパワーの流れの一部。 有効電力測定は、パワーを表す 1 つのソース入力に対して行われます。これは 通常、電圧波形と電流波形の乗算演算波形です。 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 81 4 自動パワー測定 皮相電力 各サイクルでソースに戻っていく蓄積されたエネルギーに起因する AC ライン パワーの流れの一部。 IRMS * VRMS 皮相電力測定は、電圧波形と電流波形の 2 つのソース入力を使用して行われま す。 82 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 自動パワー測定 4 無効電力 リアクタンスから生じる皮相電力と有効電力の差。電力三角形（皮相電力 2= 有効電力 2+ 無効電力 2 となる直角三角形）を使用すると： VAR（Volts-Amps-Reactive）で測定 無効電力測定は、電圧波形と電流波形の 2 つのソース入力を使用して行われ、 電圧波形と電流波形の間の乗算波形も必要です。 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 83 4 自動パワー測定 クレスト・ファクタ クレスト・ファクタは、負荷が要求する瞬時ピーク AC ライン電流／電圧と、 RMS 電流／電圧との間の比です。 電圧クレスト・ファクタの電圧ソースを選択します。Vpeak / VRMS 電流クレスト・ファクタの電流ソースを選択します。Ipeak / IRMS 84 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 自動パワー測定 4 位相角 位相角とは、電力三角形（皮相電力 2= 有効電力 2+ 無効電力 2 となる直角三角 形）の皮相電力と実効電力の間の角度であり、無効電力の大きさを示します。 位相角が小さいほど、無効電力は小さくなります。 位相角測定は、電圧波形と電流波形の 2 つのソース入力を使用して行われ、電 圧波形と電流波形の間の乗算波形も必要です。 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 85 4 自動パワー測定 出力リップル VMax － VMin 出力リップル測定は、出力電圧波形の 1 つのソース入力に対して行われます。 86 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 自動パワー測定 4 入力パワー 入力 V * 入力 I 入力パワー測定は、入力電圧波形と入力電流波形の 2 つのソース入力を使用し て行われ、電圧波形と電流波形の間の乗算波形も必要です。 入力パワー測定では、入力電圧、入力電流、出力電圧、出力電流をプローブす るチャネルをパワー・アプリケーションの信号メニューで指定し、同じメ ニューの自動設定ソフトキーを押して自動信号セットアップを実行する必要が あります。 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 87 4 自動パワー測定 出力パワー 出力 V * 出力 I 出力パワー測定は、出力電圧波形と出力電流波形の 2 つのソース入力を使用し て行われ、電圧波形と電流波形の間の乗算波形も必要です。 出力パワー測定では、入力電圧、入力電流、出力電圧、出力電流をプローブす るチャネルをパワー・アプリケーションの信号メニューで指定し、同じメ ニューの自動設定ソフトキーを押して自動信号セットアップを実行する必要が あります。 88 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 自動パワー測定 4 効率 出力パワー / 入力パワー 効率測定は、入力パワーを表す 1 つのソース入力に対して行われます。これは 通常、入力電圧波形と入力電流波形の乗算演算波形です。この測定には出力電 圧波形と出力電流波形も必要であり、効率パワー解析の信号セットアップで指 定する必要があります。 効率測定では、入力電圧、入力電流、出力電圧、出力電流をプローブするチャ ネルをパワー・アプリケーションの信号メニューで指定し、同じメニューの自 動設定ソフトキーを押して自動信号セットアップを実行する必要があります。 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 89 4 自動パワー測定 ピーク電流 ピーク電流は正または負の値を取るので、結果は最大測定値と最小測定値のう ちの絶対値の大きい方です。 ピーク電流測定は、電流波形の 1 つのソース入力に対して行われます。 90 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 自動パワー測定 4 過渡 過渡応答時間 = t2-t1、ここで： • t1 = 電圧波形がセトリング・バンドから出た最初の時刻。 • t2 = 電圧波形がセトリング・バンドに入った最後の時刻。 • セトリング・バンド = ±（定常状態出力電圧のオーバシュートパーセント） 過渡測定は、出力電圧信号上の X カーソルを使用して行われます。 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 91 4 自動パワー測定 ターンオン時間 ターンオン時間 = t2 － t1、ここで： • t1 = AC 入力電圧が最大振幅の 10 ％まで上昇した時刻（開始時間）。 • t2 = DC 出力電圧が最大振幅の 90 ％まで上昇した時刻（終了時間）。 ターンオン時間測定は、入力電圧波形と出力電圧波形の 2 つのソース入力上の X カーソルを使用して行われます。 92 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 自動パワー測定 4 ターンオフ時間 ターンオフ時間 = t2 － t1、ここで： • t1 = AC 入力電圧が正ピーク（または負ピーク、どちらか先に発生した方） の 10 ％以下に下降した時刻（開始時間）。 • t2 = DC 出力電圧が定常状態値の 10 ％まで下降した時刻（終了時間）。 ターンオン時間測定は、入力電圧波形と出力電圧波形の 2 つのソース入力上の X カーソルを使用して行われます。 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 93 4 自動パワー測定 Rds(on) Rds(on) は、Rds(on)/Vce(sat) のパワー解析で測定することが可能な、スイッ チング・デバイスの特性です。 Rds(on) 特性は、スイッチング・デバイスのデータ・シートにも公開されます。 94 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 自動パワー測定 4 Vce(sat) Vce(sat) は、Rds(on) および Vce(sat) のパワー解析で測定することが可能な、 スイッチング・デバイスの特性です。 Vce(sat) 特性は、スイッチング・デバイスのデータ・シートにも公開されま す。 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 95 4 自動パワー測定 パワー損失 Pn = Vdsn * Idn、ここで n は各サンプル。 パワー損失測定は、パワーを表す 1 つのソース入力に対して行われます。これ は通常、電圧波形と電流波形の乗算演算波形です。 96 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 自動パワー測定 4 パワー損失／サイクル Pn = Vdsn * Idn) * ( ズーム・ウィンドウの時間範囲 ) * ( スイッチング信号 の電圧のカウンタ測定 )、ここで n は各サンプル。 サイクルごとのパワー損失測定は、パワーを表す 1 つのソース入力に対して行 われます。これは通常、電圧波形と電流波形の乗算演算波形です。 この測定は、ズーム・モード時に、スイッチング信号の電圧にカウンタ測定が 取り付けられている場合に動作します。 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 97 4 自動パワー測定 エネルギー損失 = （Vdsn * Idn）* サンプル・サイズ、ここで n は各サンプル。 エネルギー損失測定は、パワーを表す 1 つのソース入力に対して行われます。 これは通常、電圧波形と電流波形の乗算演算波形です。 98 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 索引 Symbols ％オーバシュート , 61 数字 1,147B 電流プローブ , 14 10070D パッシブ・プローブ , 13 1141A 差動プローブ , 13 3000T X シリーズ・オシロスコー プ , 12 4000 X シリーズ・オシロスコープ , 12 6000 X シリーズ・オシロスコープ , 12 D dI/dt, 3, 51 dI/dt テスト結果 , 50 dV/dt, 3, 50 dV/dt テスト結果 , 50 N2791A 高電圧差動プローブ , 13 N2792A 差動プローブ , 13 N2793A 差動プローブ , 13 N2870A パッシブ・プローブ , 13 N2891A 高電圧差動プローブ , 13 N2893A 電流プローブ , 14 P PM （位相マージン）, 76 PSRR（電源除去比）, 3 PWM（パルス幅変調）, 3 R Rds(on), 94 Rds(on) および Vce(sat), 40 Rds(on) および Vce(sat) 解析結 果 , 41 Rds（動的オン抵抗）波形 , 47 RMS - AC、パワー変調解析 , 52 え エネルギー損失 , 98 お オーバシュート率 , 61 オシロスコープ・ソフトウェア・ バージョン要件 , 12 オシロスコープ・プローブ要件 , 13 オシロスコープ・メモリ要件 , 11 オシロスコープの要件 , 11 オシロスコープ帯域幅要件 , 11 く クレスト・ファクタ , 3, 31, 84 こ T ご注意 , 2 THD（全高調波歪み）, 36 さ U サイクルごとのパワー損失 , 97 サイクル数 , 29, 32 GM（利得マージン）, 76 U1880A スキュー補正フィクス チャ , 14, 17 す I V IEC 61000-3-2 規格 , 3, 33 Vce(sat), 95 Vce(sat) および Rds(on), 40 Vce(sat) および Rds(on) 解析結 果 , 41 F FFT 波形（プロット）, 35 G N N2780A 電流プローブ , 14 N2781A 電流プローブ , 14 N2782A 電流プローブ , 14 N2783A 電流プローブ , 14 N2790A 高電圧差動プローブ , 13 う ウィンドウ・パラメータ（FFT 解 析）, 32 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド スイッチ・モード電源のブロック 図, 3 スイッチング損失 , 3, 43 スイッチング損失テスト結果 , 47 スイッチング損失解析信号 , 40, 43 スイッチング損失解析設定 , 45 スキュー補正（チャネル）、実行 , 17 99 索引 スキュー補正フィクスチャ （U1880A）, 14, 17 スルーレート・パワー解析 , 48 スルーレート解析信号 , 48 スルーレート解析設定 , 49 そ ソフトウェア・バージョン（オシ ロスコープ）要件 , 12 ソフトウェア（オシロスコープ） バージョン要件 , 12 た ターンオフ時間 , 58, 93 ターンオフ時間テスト結果 , 59 ターンオン / オフ解析 , 57 ターンオン / オフ解析の持続時間 , 59 ターンオン / オフ解析信号 , 57 ターンオン / オフ解析設定 , 58 ターンオン時間 , 58, 92 ターンオン時間テスト結果 , 59 ち チャネル・スキュー補正、実行 , 17 て テスト , 実行 , 24 テスト結果 , 表示 , 25 テスト結果の表示 , 25 テスト設定 , 23 テスト選択 , 20 デューティ・サイクル、パワー変 調解析 , 52 ぬ ヌル・オフセット , 46 の ノイズ・フロア , 46 100 は パッシブ・プローブ , 13 ハニング・ウィンドウ , 32 ハミング・ウィンドウ , 33 パラメータ , テスト設定 , 23 パワー・デバイスの Id のスルー レート , 51 パワー・デバイスの Vds のスルー レート , 50 パワー測定 , 詳細 , 27 パワー測定アプリケーションへの アクセス , 16 パワー損失 , 96 ひ ピーク電流 , 90 ふ ブラックマン・ハリス・ウィンド ウ , 33 プリコンプライアンス・テスト , 3 プローブ（オシロスコープ）, パッシブ , 13 プローブ（オシロスコープ）, 高 電圧差動 , 13 プローブ（オシロスコープ）, 電 流 , 14 プローブ（オシロスコープ）要件 , 13 ブロック図 , スイッチ・モード電 源, 3 め メモリ（オシロスコープ）要件 , 11 り リップル測定 , 3 ん 安全性 , 10 位相マージン（PM）, 76 位相角 , 31, 85 過渡応答 , 60 過渡応答解析 , 60 過渡応答解析信号 , 60 過渡応答解析設定 , 62 過渡応答時間 , 91 概要 , 3 結果（テスト）, 表示 , 25 効率 , パワー・アプリケーション 自動測定 , 89 効率解析の持続時間 , 64 効率解析信号 , 63 高調波 , 36 高電圧差動プローブ , 13 高負荷電流パラメータ , 62 差動プローブ , 高電圧 , 13 最大ソース電圧 , 59 実行（テスト）, 24 周期、パワー変調解析 , 52 周波数、パワー変調解析 , 52 出力パワー , 88 出力リップル , 86 出力リップル解析の持続時間 , 56 出力リップル解析信号 , 55 出力雑音 , 3 出力電圧リップル , 55 出力電圧リップル・テスト結果 , 56 制御ループ応答（ボード）, 73 制御ループ応答（ボード）信号 , 73 制御ループ応答（ボード）設定 , 74 正パルス幅、パワー変調解析 , 52 設定（テスト）パラメータ , 23 選択（テスト）, 20 前提条件 , 9 全高調波歪み , 3 総合システム効率 , 89 総合効率 , 63 総合効率テスト結果 , 65 帯域幅（オシロスコープ）要件 , 11 低負荷電流 , 62 定常状態 DC 出力電圧 , 59, 61 伝導 , 47 伝導損失 , 3, 43 電圧（高）差動プローブ , 13 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 索引 電圧クレスト・ファクタ , 84 電圧スイッチング・レベル , 46 電圧プローブの減衰比パラメータ , 22 電源周波数パラメータ , 33 電源電圧変動除去比 (PSRR), 67 電源電圧変動除去比 (PSRR) 信号 , 67 電源電圧変動除去比 (PSRR) 設定 , 68 電流クレスト・ファクタ , 84 電流スイッチング・レベル , 46 電流プローブ , 14 電流プローブの減衰比パラメータ , 22 電流高調波 , 31 電流高調波クラス D の設定 , 34 電流高調波テスト結果 , 34 電流高調波プロット・パラメータ , 34 電流高調波解析信号 , 31 電流高調波解析設定 , 33 電流高調波規格パラメータ , 33 電力品質 , 3, 28 電力品質テスト結果 , 30 電力品質解析信号 , 28 突入電流 , 37 突入電流テスト結果 , 38 突入電流解析 , 37 突入電流解析信号 , 37 入門 , 15 入力パワー , 87 波形 , 表示 , 25 比、パワー変調解析 , 52 皮相電力 , 3, 30, 82 被試験デバイス , 接続 , 21 被試験デバイスへの接続 , 21 表示 , 2 表示（波形）, 25 負デューティ・サイクル、パワー 変調解析 , 52 負パルス幅、パワー変調解析 , 52 負荷過渡応答テスト結果 , 62 負荷変化の持続時間 , 61 平均、パワー変調解析 , 52 変調 , 51 変調解析 , 3 変調解析の持続時間 , 52 変調解析信号 , 51 変調解析設定 , 52 保証 , 2 無効電力 , 30, 83 有効（実効）電力 , 30, 81 有効電力 , 3 予測突入電流 , 38 要件 , オシロスコープ , 11 要件 , オシロスコープ・ソフト ウェア・バージョン , 12 要件 , オシロスコープ・プローブ , 13 要件 , オシロスコープ・メモリ , 11 要件 , オシロスコープ帯域幅 , 11 要件 , スキュー補正フィクスチャ , 14 要件 , パッシブ・プローブ , 13 要件 , 高電圧差動プローブ , 13 要件 , 電流プローブ , 14 利得マージン（GM）, 76 立ち下がり時間、パワー変調解析 , 52 立ち上がり時間、パワー変調解析 , 52 力率 , 3, 30, 80 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド 101 索引 102 PWR パワー測定アプリケーション ユーザーズ・ガイド