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【技術(shù)大咖測試筆記系列】之三:如何選擇
適宜的臺式電源?
【技術(shù)大咖測試筆記系列】之三:如何選擇適宜的臺式電源?
導(dǎo)語:電氣工程師和電路設(shè)計人員供電和測試電路系統(tǒng)設(shè)計
時,DC電源是他們使用的測試測量設(shè)備中的標(biāo)配。那么它有
哪些詳細功能?如何才能為應(yīng)用找到適當(dāng)?shù)呐_式電源呢?
電氣工程師和電路設(shè)計人員供電和測試電路系統(tǒng)設(shè)計時,DC
電源是他們使用的測試測量設(shè)備中的標(biāo)配。那么它有哪些詳
細功能?如何才能為應(yīng)用找到適當(dāng)?shù)呐_式電源呢?
何為〃臺式電源〃及其分類
臺式電源提供直流電壓,為被測器件供電,如電路板或電子
產(chǎn)品。臺式電源一般位于工程師的工作區(qū)或工作臺上,因而
也稱為“臺式電源〃。在工程師或電路設(shè)計人員需要測試某個
器件(一般稱為被測器件DUT)時,他們要為被測器件提供設(shè)
定的電壓或電流。臺式電源允許工程師設(shè)置和提供特定電壓,
為DUT供電,確認(rèn)器件以估計方式工作。假如不符合估計方
式,那么就要調(diào)試并再次測試。
盡管臺式電源種類繁多,但這些儀器在廣義上能夠分成三大
類:單通道和多通道電源,雙極電源和單極電源,線性電源
和開關(guān)式電源。
單通道和多通道臺式電源
顧名思義,單通道臺式電源只要一個可控輸出,而多通道電
源則有兩個或以上的輸出。多通道電源一般用來開發(fā)同時采
用數(shù)字電路和模擬電路或雙極電路的器件。
雙極和單極臺式電源
單極電源只能產(chǎn)生正電壓。工程師能夠從技術(shù)上將連接到電
源的引線切換到負電壓,而雙極電源則既能提供正電壓,也
能提供負電壓。雙極電源能夠處理更多種類的功率應(yīng)用,但
價格較高,使用起來更復(fù)雜,因而很多工程師在DC功率應(yīng)
用中選擇單極臺式電源。
線性和開關(guān)式臺式電源
線性電源能夠提供高精度測量,噪聲或信號干擾非常小。但
它們一般更重,尺寸更大,提供的功率較少,效率較差。開
關(guān)式電源更緊湊,提供的功率更多,但一般有高頻噪聲,測
量精度較差。開關(guān)式電源通常用于功率密度成問題的應(yīng)用,
比方要在很小的空間內(nèi)獲得高得多的功率,而線性電源則用
于要求為小的模擬電路供電的應(yīng)用。
如何選擇適當(dāng)?shù)呐_式電源
通過選擇相應(yīng)的電源,并且更深化地了解其功能和特性,工
程師能夠更快地運行測試,更準(zhǔn)確地進行測量。在購買臺式
電源時要考慮很多因素,最重要的因素有:
1)考慮可編程電源
在使用臺式電源運行長測試或復(fù)雜測試時,手動設(shè)置電壓值
和電流極限會浪費珍貴的時間。幸運的是,大多數(shù)臺式電源
帶有測試序列功能,支持基本編程能力。通過使用測試序列
功能,工程師能夠?qū)﹄妷褐?、電流極限值和每個設(shè)置的時間
編程。這提供了一種簡單的方式,能夠運行擁有多個預(yù)定輸
出電壓和時間的復(fù)雜測試,而又不用在臺式電源上手動調(diào)節(jié)
設(shè)置,操作人員能夠把更多的時間放在獲得優(yōu)質(zhì)測量上。
2)選擇正確功率極限的臺式電源
DC電源通常會按最大電壓和最大電流分類。在尋找適當(dāng)?shù)碾?/p>
源方面,這無疑提供了重要的信息,但別忘了還要看一下功
率極限。例如,2260B-30-72臺式電源能夠提供高達30
V或72A,但它的功率極限是720W。這意味著這種電源能提
供30V電壓,但達不到72A,由于有功率限制。工程師能夠
使用下面的公式確定生成的功率:
在大多數(shù)情況下,假如用這個公式計算的功率低于臺式電源
的功率極限,那么就能正常運行。
選擇擁有遠程傳感電壓監(jiān)測功能的臺式電源
假如想要最準(zhǔn)確的電壓源,最好使用配備遠程電壓表或遠程
傳感功能的臺式電源。這樣能夠獲得DUT上(而不是輸入端
子上)干凈的電壓讀數(shù),由于它補償了測試線的壓降。大多數(shù)
標(biāo)準(zhǔn)3英尺左右的測試線的電阻約為50
mQ(一對測試線約為lOOmQ),因而在使用低電阻DUT時,
測試線上的壓降會相當(dāng)大。
尋找擁有相應(yīng)響應(yīng)時間的臺式電源
假如運行的測試中電壓或負載迅速變化,那么響應(yīng)時間至關(guān)
重要。響應(yīng)時間是指臺式電源向上傾斜(上升時間)或向下傾
斜(下降時間)到設(shè)定電壓所需的時間。注意響應(yīng)時間經(jīng)常會
隨著負載變化。上升時間是指電源從10%的值上升到90%的
值所用的時間。下降時間相反,是電源從90%的值下降至I」10%
的值所用的時間。
瞬態(tài)恢復(fù)時間是應(yīng)用負載后電源恢復(fù)到設(shè)定電平所需的時
間長度。假如單獨作為一個指標(biāo),它是一個比擬復(fù)雜的參數(shù),
所以通常用多個參數(shù)來描繪:電壓穩(wěn)定頻段、瞬態(tài)恢復(fù)時間
和負載電流步進變化。例如,Keithley
2200系列臺式電源的負載瞬態(tài)恢復(fù)時間指標(biāo)如下:〃在從
0.1A變成1A后400Hs內(nèi)落到75mV范圍內(nèi)?!ㄟ@意味著,
假如電流負載從0.1
A變成1A(負載電流的步進變化),那么電源將在不到400Hs
內(nèi)(瞬態(tài)恢復(fù)時間)落到75mV的設(shè)定電壓范圍內(nèi)(電壓穩(wěn)定頻
段)。
如何使用臺式電源
臺式電源使用起來非常簡單。這些儀器通過引線連接DUT,
引線插到臺式電源面板里。工程師能夠使用前面板顯示屏,
設(shè)置電壓或電流電平,為DUT供電。大多數(shù)臺式電源能夠在
兩種形式下工作:恒壓形式(CV)和恒流形式(CC)。
1)在恒壓(CV)和恒流(CC)形式下運行臺式電源
臺式電源的一個重要功能是能夠在恒流
(CQ和恒壓(CV)形式下運行。在CV形式下,電源根據(jù)用戶設(shè)
置穩(wěn)定輸出電壓;在CC形式下,電源穩(wěn)定電流。電源在CV
形式還是CC形式取決于用戶設(shè)置和負載的電阻。在CV形式
或CC形式下,電源有不同的指標(biāo)。在任意時點,電源穩(wěn)定
電壓或電流,并在儀器準(zhǔn)確度范圍內(nèi)與設(shè)置相匹配。
在CV形式下,輸出電壓在儀器準(zhǔn)確度指標(biāo)范圍內(nèi)與電壓設(shè)
置相匹配,電流由負載阻抗確定。在CC形式下,輸出電流
與電流極限設(shè)置相匹配,電壓由負載阻抗確定。能夠使用歐
姆定律確定這些值,詳細如下。假如想更嚴(yán)謹(jǐn)些,能夠在電
阻中包括測試線:
2)在并聯(lián)和串聯(lián)操作下運行臺式電源
假如測試要求更多的功率,能夠并聯(lián)或串聯(lián)多個臺式電源,
來提高可用的電壓或電流。
串聯(lián)操作:為提高電壓,把一個電源的正輸出連接到另一個
電源的負輸出上,然后把其余的正輸出和負輸出連接到DUTo
并聯(lián)操作:為提高電流,把兩個正輸出連接到DUT的一個端
子上,把兩個負輸出連接到DUT的另一個端子上。
在組合輸出時,假如想使用遠程傳感功能,一定要翻閱電源
使用講明書。在某些配置下或在使用兩個不同電源時,遠程
傳感功能可能會不能用。
3)為應(yīng)用尋找最好的臺式電源
Series2280精細測量DC電源提供高達192W輸出噪聲功率和
優(yōu)異的負載電流測量靈敏度。這些電源提供高達6?的數(shù)字
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