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【技術大咖測試筆記系列】之三:怎樣選擇合適的臺式電源

2021-08-18 來源:EEWORLD

【技術大咖測試筆記系列】之三:怎樣選擇合適的臺式電源?


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電氣工程師和電路設計人員供電和測試電路系統設計時,DC電源是他們使用的測試測量設備中的標配。那么它有哪些具體功能?怎樣才能為應用找到適當的臺式電源呢?

 

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,如電路板或電子產品。臺式電源一般位于工程師的工作區或工作臺上,因此也稱為“臺式電源”。在工程師或電路設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定的電壓或電流。臺式電源允許工程師設置和提供特定電壓,為DUT供電,確認器件以預計方式工作。如果不符合預計方式,那么就要調試并再次測試。


盡管臺式電源種類繁多,但這些儀器在廣義上可以分成三大類: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,單通道臺式電源只有一個可控輸出,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同時采用數字電路和模擬電路或雙極電路的器件。

 

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雙極和單極臺式電源


單極電源只能產生正電壓。工程師可以從技術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用,但價格較高,使用起來更復雜,因此許多工程師在DC功率應用中選擇單極臺式電源。

 

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線性和開關式臺式電源


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。開關式電源通常用于功率密度成問題的應用,比如要在很小的空間內獲得高得多的功率,而線性電源則用于要求為小的模擬電路供電的應用。

 

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怎樣選擇適當的臺式電源


通過選擇相應的電源,并且更深入地了解其功能和特性,工程師可以更快地運行測試,更精確地進行測量。在購買臺式電源時要考慮許多因素,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雜測試時,手動設置電壓值和電流極限會浪費寶貴的時間。幸運的是,大多數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,工程師可以對電壓值、電流極限值和每個設置的時間編程。這提供了一種簡單的方式,可以運行擁有多個預定輸出電壓和時間的復雜測試,而又不用在臺式電源上手動調節設置,操作人員可以把更多的時間放在獲得優質測量上。


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。在尋找適當的電源方面,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臺式電源可以提供高達30 V或72 A,但它的功率極限是720 W。這意味著這種電源能提供30 V電壓,但達不到72 A,因為有功率限制。工程師可以使用下面的公式確定生成的功率:

 

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在大多數情況下,如果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測功能的臺式電源


如果想要最準確的電壓源,最好使用配備遠程電壓表或遠程傳感功能的臺式電源。這樣可以獲得DUT上(而不是輸入端子上)干凈的電壓讀數,因為它補償了測試線的壓降。大多數標準3英尺左右的測試線的電阻約為50 mΩ (一對測試線約為100 mΩ),因此在使用低電阻DUT時,測試線上的壓降會相當大。


尋找擁有相應響應時間的臺式電源


如果運行的測試中電壓或負載迅速變化,那么響應時間至關重要。響應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)到設定電壓所需的時間。注意響應時間經常會隨著負載變化。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%的值下降到10%的值所用的時間。


瞬態恢復時間是應用負載后電源恢復到設定電平所需的時間長度。如果單獨作為一個指標,它是一個比較復雜的參數,所以通常用多個參數來描述:電壓穩定頻段、瞬態恢復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恢復時間指標如下:“在從0.1 A變成1A后<400 μs內落到75 mV范圍內。” 這意味著,如果電流負載從0.1 A變成1 A (負載電流的步進變化),那么電源將在不到400 μs內(瞬態恢復時間)落到75 mV的設定電壓范圍內(電壓穩定頻段)。


怎樣使用臺式電源


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。工程師可以使用前面板顯示屏,設置電壓或電流電平,為DUT供電。大多數臺式電源可以在兩種模式下工作:恒壓模式(CV)和恒流模式(CC)。


1)在恒壓 (CV)和恒流(CC)模式下運行臺式電源


臺式電源的一個重要功能是能夠在恒流 (CC)和恒壓(CV)模式下運行。在CV模式下,電源根據用戶設置穩定輸出電壓;在CC模式下,電源穩定電流。電源在CV模式還是CC模式取決于用戶設置和負載的電阻。在CV模式或CC模式下,電源有不同的指標。在任意時點,電源穩定電壓或電流,并在儀器準確度范圍內與設置相匹配。


在CV模式下,輸出電壓在儀器準確度指標范圍內與電壓設置相匹配,電流由負載阻抗確定。在CC模式下,輸出電流與電流極限設置相匹配,電壓由負載阻抗確定。可以使用歐姆定律確定這些值,具體如下。如果想更嚴謹些,可以在電阻中包括測試線:

 

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2)在并聯和串聯操作下運行臺式電源


如果測試要求更多的功率,可以并聯或串聯多個臺式電源,來提高可用的電壓或電流。

 

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串聯操作: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DUT。


并聯操作: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,如果想使用遠程傳感功能,一定要翻閱電源使用說明書。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)為應用尋找最好的臺式電源


Series 2280精密測量DC電源提供高達192W輸出噪聲功率和優異的負載電流測量靈敏度。這些電源提供高達 6? 的數字分辨率,10nA 電流測量分辨率,顯示電壓圖和電流圖。

 

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Series 2281動態建模電池仿真裝置把電池測試、電池仿真與高精度電源功能整合在一起,它能夠分析被測器件的直流功耗,測試電池,根據電池充電過程生成電池模型,為任何類型的電池建模。獨特的顯示畫面,顯示電池狀態,提供精密電源模式。


如需進一步了解臺式電源,可以查看我們的臺式電源選型指南或瀏覽我們的DC電源總集。如想了解怎樣為您的應用選擇適當的臺式電源,請與泰克專家聯系。


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