Praxistipp Leistungsmessung mit dem DSO

Autor / Redakteur: Dipl.-Phys. Walter Huber* / Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Wenn es um hochpräzise Leistungsmessung bei Strom und Spannung geht, ist ein echtes Wattmeter notwendig. Sind aber Schaltungen zu entwickeln, ist ein Digitales Speicheroszilloskop (DSO) mit Leistungsanalyse und weiteren mathematischen Funktionen das richtige Gerät.

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Verlustleistungsmessungen sind dort notwendig, wo hohe Leistungen geschaltet werden, beispielsweise in Schaltnetzteilen. Die Leistungsbestimmung mit dem DSO beruht auf der Messung von Strom und Spannung und anschließender Berechnung. Deshalb sind Stromzange und Tastkopf notwendig — ein Differenztastkopf, wenn Spannungsabfälle potentialunabhängig innerhalb der Schaltung gemessen werden sollen. Die Bandbreite richtet sich nach der Steilheit der zu messenden Signalflanken.

Deskewing löst das Problem

Besonders die aktiven Stromzangen haben andere Laufzeiten als die Tastköpfe. Deshalb erscheinen die Strom- und Spannungskurven auf dem Oszilloskop phasenversetzt. Dieser Effekt wird als Skew bezeichnet. Um Fehler bei der Leistungsberechnung zu vermeiden, ist eine Phasenkompensation notwendig. Bei Betrachtung der schematischen Grafik in Bild 2 wird klar, dass gravierende Rechenfehler durch eine Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannungskurve entstehen können.

Zum Deskewing wird Stromzange und Tastkopf zusammen an eine Deskew-Box angeschlossen. Die Box erzeugt synchrone Strom- und Spannungsimpulse. Auf dem DSO müssen die Flanken von Tastkopf- und Stromzangen-Signal zur Deckung gebracht werden. Komfortable DSOs erledigen das automatisch und präziser, als es manuell möglich ist.

Weiterer Komfort beim DSO-Einsatz

Diese Methode der Leistungsermittlung lässt sich auf alle Schaltungskomponenten anwenden. Ein modernes DSO bietet zusätzlich weitere Auswertmöglichkeiten: die Berechnung des Joule-Integrals I2t zum Dimensionieren von Sicherungen oder die Analyse der Harmonischen für den IEC-Precompliance-Test.

*Dipl.-Phys. Walter Huber ist Technischer Leiter bei YOKOGAWA Measurement Technologies

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