Schaltnetzteile sind sowohl in der Elektronik-Industrie als auch im ­Consumer-Bereich weit verbreitet. Man findet sie unter anderem in Fernsehgeräten, Computern und Halogenbeleuchtungen. Bei der Entwicklung und auch während der Produktion müssen einzelne Parameter immer wieder getestet und mit den vorgegebenen Daten verglichen werden - vor allem die so genannten Oberschwingungsströme*.

Alle eingesetzten Schaltnetzteile müssen nach dem Standard IEC61000-3-2 getestet werden und den darin spezifizierten Grenzwerten genügen. Ähnlich wie in der EMV-Zulassung (CISPR-Normen) kann auch hier in Pre-Compliance- (meist während der Entwicklungsphase) und Compliance-Test (Zulassungstest) unterschieden werden.
Rigol bietet seit kurzem für Pre-Compliance-Tests sowohl im Bereich der EMV als auch im Bereich Poweranalyse Lösungen an, die auf dem digitalen Speicheroszilloskop basieren. Das Messsystem besteht aus einer speziellen PC-Steuer-Software, einem entsprechenden Oszilloskop zusammen mit einem Strom- und Spannungstastkopf zum Anschluss an das Testobjekt (DUT). Die Mess­prozeduren und Einstellungen für standardkonforme Oberschwingungstests sind genau definiert. Die in der Software implementierten Messungen können in drei Bereiche aufgeteilt werden:
1. Messungen am Eingang...
     a. Qualität der Eingangsleistung (Power Quality),
     b. Harmonische (Harmonics) (IEC61000-3-2),
     c. Einschaltstrom (In-rush Current).
2. Messungen am „Schalter"...
     a. Schaltverluste (Switch Loss),
     b. Sicherer Arbeitsbereich (Save Operating Area),
     c. Modulation (Modulation).
3. Messungen am Ausgang ...
     a. Ausgangsanalyse (Output Analysis) des Schaltnetzteils.
Exemplarisch soll im Folgenden die Messung des Harmonischen beziehungsweise des Oberwellenstroms beschrieben werden. Bevor mit den Messungen begonnen werden kann, müssen noch einige Schritte ausgeführt werden.
Entmagnetisieren und Nullabgleich der Tastköpfe: Um die Genauigkeit der Messung zu gewährleisten, muss vor der Verwendung der Tastköpfe (besonders bei aktiven) eine Entmagnetisierung und Nullung durchgeführt werden.
Korrektur der zeitlichen Verzögerung zwischen Strom- und Spannungsmesskanal (Channel Deskew): Da eine Zeitverzögerung zwischen den Spannungs- und den Stromtastköpfen (Kanal 1 und Kanal 2 am Oszilloskop) auftreten könnte und somit eine Ungenauigkeit der Leistungsmessung verursacht werden kann, wird die Kanalverzögerungs-Kalibrierung erforderlich. Mit dem Kalibrations-Adapter RPA246 und der Ultra-Power-Analyzer-Software kann die Kalibrierung automatisch durchgeführt werden. Hierzu wird ein Pulssignal gleichzeitig mit dem Spannungstastkopf und der Stromzange erfasst und mit der Messfunktion am Oszilloskop die Zeitdifferenz zwischen beiden erfassten Signalen ermittelt. Die ermittelten Werte werden in der Software gespeichert und bei späteren Messungen verwendet. Diese Daten können entweder gespeichert und beim nächsten Start wieder geladen werden oder die Offset-Kalibrierung muss erneut ausgeführt werden.
Die Spannungs-/Stromversorgung des Korrekturadapters RPA246 wird mit dem Oszilloskop oder dem PC per USB-Kabel bereitgestellt. Es gibt zwei Anschlussmöglichkeiten (eine große und eine kleine Strom-Schleife), je nachdem, welche Stromzange (max. Kabeldurchmesser bzw. max. Messstrom) verwendet wird.

Für Schaltnetzteilmessungen optimiert
Wie bereits erwähnt, sind im Ultra PowerAnalyzer die für Schaltnetzteile wichtigen Mess­aufgaben bereits integriert. Hierzu findet man unter anderem auch eine graphische „online"-Hilfe wie beziehungsweise wo die Messköpfe für die ausgewählte Messung angeschlossen werden müssen. Nachdem alle Vorarbeiten durchgeführt wurden und der Messaufbau steht, kann mit den Messungen begonnen werden. Abhängig von der ausgewählten Messung müssen noch weitere Parameter ergänzt werden. Die Messung der Oberwellenströme benötigt zum Beispiel zusätzliche Angaben, wie:
1. Netzfrequenz: Diese Angabe ist wichtig, da dieser Wert die Basis der zu bewertenden Harmonischen ist.
2. Definition der Testobjekt-Klasse nach IEC61000-3-2: Der Standard unterteilt die Testobjekte in vier verschiedene Klassen (A-D). Jede Klasse muss nach unterschiedlichen Grenzwerten bewertet werden. Durch die Auswahl der Klasse an dieser Stelle der Software werden die Limits automatisch angepasst.
3. Typ der zu messenden Oberwellen: Geradzahlige (x2,x4,x6 ..), ungeradzahlige (x3,x5,x7..) oder alle Harmonischen der Grundwelle.
4. Anzeige: Darstellung der Messung als Kurve (FFT) oder als Balkendiagramm. Bei der Auswahl Balkendiagramm werden neben den aktuellen Messwerten auch die Limits des Standards angezeigt.
5. Definition der Fenster-Funktion: Es können Blackman-Harris, Hanning oder Hamming ausgewählt werden beziehungsweise sind im Standard definiert.

Darstellung der Messergebnisse
Die Ergebnisse der Oberwellenströme werden sowohl als Tabelle als auch als Graphik dargestellt. In der Tabelle sind die Nummern der Harmonischen (gerade/ungerade/alle), der im Standard hinterlegten Grenzwerte (Std(Arms/%)), der Messwert der entsprechenden Harmonischen (Meas(Arms/%)) und die PASS/FAIL Bewertung aufgelistet. Zusätzlich wird der Klirrfaktor (THD) angezeigt (bis zur 40. Harmonischen).
Die graphische Darstellung stellt den aktuellen Messwert und das Limit des entsprechenden Typs im Spektrum dar. Zur besseren und genaueren Betrachtung kann in die graphische Ansicht auch hineingezoomt werden. Nach Abschluss der Messungen können alle Daten und Ergebnisse exportiert oder auch ein automatischer Testreport generiert werden.
Das Software-Paket Ultra PowerAnalyzer bildet zusammen mit den Rigol-Oszilloskopen der Serien DS2000/DS4000 etc. und den entsprechenden Tastköpfen eine komplette Lösung zum Vermessen von Schaltnetzteilen. Zudem erlaubt es einen groben Einblick bezüglich der Erfüllung der Standard-Limits aus IEC61000-3-2. Das Paket ist für Vortests an Schaltnetzteilen während der Entwicklung optimiert.
Es richtet sich aber auch an Hersteller von elektronischen Haushalts-, Audio/Video- und Kommunikationsprodukten, um zum Beispiel die eingebauten Schaltnetzteile aus Eigenentwicklung oder Zukauf zu vermessen beziehungsweise um Spezifikationsparameter des Endproduktes wie zum Beispiel Einschaltstrom oder Leistungsaufnahme zu bestimmen.