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技術(shù)文章

對于電源您應(yīng)該知道的10 項(xiàng)實(shí)用提示


改進(jìn)您操作和測量能力的簡便方法

提示1用遠(yuǎn)地感應(yīng)補(bǔ)償負(fù)載引線的影響
　　電源在出廠時(shí)，它的調(diào)整感應(yīng)端通常接至輸出端上。這樣做會限制電源的電壓調(diào)整能力，即使是在非常短的引線時(shí)。使用更長的引線或更高的線規(guī)號會使調(diào)整能力變得更壞（圖1）。與10A電源的0.2mΩ輸出阻抗相比，銅引線的阻抗為：

AWG線規(guī)號　　　　電阻 mΩ/ft （20OC）
22 　　　　　　　16.1
20 　　　　　　　10.2
18 　　　　　　　6.39
16 　　　　　　　4.02
14 　　　　　　　2.53
12 　　　　　　　1.59
10 　　　　　　　0.999

　　如果用繼電器把負(fù)載接到電源，調(diào)整能力甚至?xí)恪?br>　　遠(yuǎn)地感應(yīng)，就是把電源內(nèi)部反饋放大器的感應(yīng)端直接接到負(fù)載，從而能讓電源在負(fù)載端，而不是在自己的輸出端調(diào)整輸出（圖2）。電壓通過必要的偏移補(bǔ)償負(fù)載引線、繼電器或連接器的電阻，從而保持恒定的負(fù)載電壓。

　　為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)地感應(yīng)，斷開輸出端與感應(yīng)端的連線。用屏蔽的雙絞線電纜把電源感應(yīng)端接到負(fù)載上的感應(yīng)點(diǎn)（不要用屏蔽作為一個(gè)感應(yīng)導(dǎo)體）。把屏蔽的一端接地，另一端懸空。
　　感應(yīng)電流通常小于10mA，作為一般規(guī)則，您應(yīng)把感應(yīng)線中的壓降保持為小于電源溫度系數(shù)（通常用mV/°C表示）的20倍。使用屏蔽的雙線電纜很容易滿足這一要求。

提示2在較短時(shí)間內(nèi)為電池充電和放電
　　使用電源的恒流模式（圖1）是給電池重新充電的簡便方法，它能實(shí)現(xiàn)100%的充電。但充電慢是這種方法的一大缺點(diǎn)，由于充電電流僅是電池額定安時(shí)值的一個(gè)零頭，因此充??會需要14-16小時(shí)。
　　脈沖充電也稱暫態(tài)模式，它能縮短充電時(shí)間，并把電池充到90%以上容量（圖2）。電子負(fù)載作為開關(guān)提供電流脈沖（注意您也能用電子負(fù)載編程恒流充電）。圖3示出一個(gè)典型的脈沖充電電流波形。
　　為模擬電池漏電流，您也可編程電子負(fù)載，用恒定電流或脈沖電流波形給電池放電。在某些情況下，脈沖放電使電池很像產(chǎn)品的節(jié)能特性。例如模擬蜂窩電話的電池放電是極為復(fù)雜的，因?yàn)樗懈鞣N工作模式──待機(jī)、撥號、通話。您還能用電子負(fù)載建立如圖3 示出的所需三態(tài)放電電流波形。





提示3用遠(yuǎn)地禁用特性提高**性
　　遠(yuǎn)地禁用提供斷開電源的**方法，以響應(yīng)某些特定的工作條件或保護(hù)系統(tǒng)操作者（例如對機(jī)柜門非預(yù)期開啟或某人按了應(yīng)急按鈕的響應(yīng)）。
　　遠(yuǎn)地禁止（RI）是至電源的輸入，在RI端被下拉至低時(shí)禁止輸出（圖1）。短路常斷開關(guān)以斷開電源輸出。您也可用帶有集電極開路晶體管輸出的邏輯芯片代替開關(guān)。圖1也示出一個(gè)分立的故障指示器（DFI），當(dāng)電源檢測到用戶定義的故障時(shí)，您能用它作信號告知操作者或系統(tǒng)中的其它部件。
　　幾乎任何工作條件都能產(chǎn)生DFI信號。例如為在負(fù)載拖拽過大電流時(shí)產(chǎn)生DFI信號，即可啟用過流保護(hù)（OCP）模式，編程電源，在進(jìn)入恒流模式時(shí)產(chǎn)生DFI信號，然后編程負(fù)載通常拽出的*大電流。如果負(fù)載電流超過*大值，DFI輸出為低，從而禁用電源，告知操作者過流條件（或提供其它用戶定義的功能），而無需涉及系統(tǒng)總線或中斷系統(tǒng)控制器。
　　您也可按圖2那樣把DFI和RI作菊花鏈連接。如果一臺電源檢測到故障，系統(tǒng)中的所有電源都將被禁用。利用這種方法，您就可把無限多的電源鏈接到一起。


提示4消除低電平測量的噪聲
低電平測量中的噪聲有幾個(gè)不同來源；消除噪聲要比濾除噪聲更容易。請檢查下面這些噪聲來源：
1. 電源
采用低噪聲電源自然是去除測量噪聲的*好方法。線性電源有較低的共模噪聲電流，一般工作于低頻。但您也可成功使用指標(biāo)中包括低共模電流的開關(guān)電源。作為一個(gè)經(jīng)驗(yàn)法則，超過20-30mA的共模電流有可能造成麻煩。掌握本提示的內(nèi)容能把這一問題減到*小。
2. DUT 至電源的連接
消除地環(huán)路可*小化傳導(dǎo)性噪聲。理想情況下應(yīng)只有一個(gè)接地點(diǎn)。在機(jī)架系統(tǒng)中，多點(diǎn)接地是不可避免的，與其它傳導(dǎo)路徑相隔離的DC配電路徑會承載地電流。如有必要，應(yīng)把電源浮置（不要把任一端直接接地）。
對于輸出線和感應(yīng)線，可使用屏蔽雙絞線把輻射拾?。姷暮痛诺氖叭。p到*小。為確保屏蔽不承載電流，應(yīng)只把屏蔽的一端接地，*好是電源上的接地點(diǎn)（圖1）。通過均衡正和負(fù)輸出端的對地阻抗，可*小化電源的共模噪聲電流。也需要均衡DUT正和負(fù)輸入端的對地阻抗。磁耦合或電容性泄漏提供高頻噪聲地環(huán)路電流的返回路徑。為平衡您測試頻率下的DUT對地阻抗，把共模扼流圈與輸出線串聯(lián)，并在每條引線上使用對地的旁路電容器。
3. DUT 中的電流變化量
DUT中電流的迅速變化會造成電壓尖峰。為防止這種現(xiàn)象出現(xiàn)，應(yīng)在靠近負(fù)載的地方增加一個(gè)旁路電容器。電容器在*高測試頻率時(shí)應(yīng)有低阻抗。為避免負(fù)載線感抗的不平衡，*好用屏蔽雙絞線對直接接至DUT。


提示5用下編程提升測試速度
　　在輕載或空載條件下，電源輸出電容器緩慢地放電。如果您把電源作為靜態(tài)電壓源，那就不是問題，但當(dāng)您進(jìn)行變化電壓電平下的測試時(shí)，緩慢的放電就等于緩慢的測試。
　　電源中的下編程電路快速降低輸出電壓，把放電時(shí)間減小到幾百毫秒。Agilent 電源使用下述兩類下編程電路：
　　·在圖1中，F(xiàn)ET跨在輸出端上。每當(dāng)輸出電壓高于編程值，F(xiàn)ET就被激活而給輸出電容器放電。FET的阱電流范圍從電源額定輸出電流的10%到20%。低壓時(shí)的*大負(fù)載被限制為FET的開啟電阻加串聯(lián)的監(jiān)視電阻，因此下編程電流在接近0V時(shí)性能會略有下降。
　　·在圖2 中，下編程電路位于電源的正端和負(fù)端之間。這一配置可完全下拉輸出，接近0V 時(shí)的性能也不降低。
　　有些電源，如Agilent 662xA 和663xB系列電源的阱電流能等于額定的滿度輸出電流。663xB系列的阱電流是可編程的，因此既能把該電源用作可編程電源，也能用作可編程負(fù)載──這對于電池充放電這類應(yīng)用是非常有用的。


提示6保證折返源的正確啟動(dòng)
　　折返電源通過減小沿折返路徑的過高電流（以及由此產(chǎn)生的輸出電壓）而保護(hù)所連接的設(shè)備。在用電子負(fù)載測試折返電源時(shí)，需要采取確保電源正確啟動(dòng)的步驟。
　　當(dāng)使用恒阻模式的電子負(fù)載時(shí)，電流將隨電阻R1至R2的減小而增加，直到到達(dá)電流極限；此后電源將沿折返路徑減小它的輸出電流（圖1）。
　　對于恒流負(fù)載，電源工作于恒壓模式，而電子負(fù)載工作于恒流模式。電源在啟動(dòng)時(shí)的輸出電壓為零，電子負(fù)載則試圖通過減小負(fù)載阻值而達(dá)到所編程的電流值（I1）。電源會把該低負(fù)載值解釋為過流條件，并立即折返至穩(wěn)定的工作點(diǎn)（圖2中的P2或P3，取決于電源的啟動(dòng)特性）。
　　為緩解這一問題，把電子負(fù)載編程至低于電流極限折返點(diǎn)（Imin）的值。對于許多電源，該值可接近于零。在電源通電后，再把負(fù)載的電流極限增加到要求值。
　　對于始終不需要*小負(fù)載電流的電源，起初可把負(fù)載編程為恒阻模式。當(dāng)電源到達(dá)標(biāo)準(zhǔn)工作電壓時(shí)，再把電子負(fù)載切換到恒流模式（在轉(zhuǎn)換期間，負(fù)載瞬時(shí)為零）。

提示7串聯(lián)和并聯(lián)電源，以得到更高的輸出
　　把兩臺或多臺電源串聯(lián)（圖1），以提供更高的電壓，但必須特別注意：
　　·絕不能超過任何電源的額定浮地電壓值。
　　·任何電源都不得為負(fù)電壓。
　　獨(dú)立編程每一臺電源。如果使用兩臺電源，把每臺電源編程為總輸出電壓的50%。如果使用三臺電源，把每臺電源編程為總輸出電壓的33%。把每臺電源的電流極限設(shè)置為能保證負(fù)載**的*大值。
　　把兩臺或多臺電源并聯(lián)（圖2），以提供更高的電流，但必須特別注意：
　　·必須有一臺電源工作與恒壓（CV）模式，其它電源工作于恒流（CC）模式。
　　·輸出負(fù)載必須能通過可保持CC電源于CC 模式的電流。
　　把各電源的電流極限編程至它的*大值，把CV電源的輸出電壓編程至稍低于CC電源的值。CC電源提供它們已被設(shè)置的*大輸出電流及輸出電壓，直到CV電源的電壓CV電源僅提供到達(dá)總負(fù)載要求的電流。


提示8用電源測量脈沖電流
　　為充分說明具有脈沖和電流負(fù)載產(chǎn)品（如數(shù)字蜂窩電話和硬盤驅(qū)動(dòng)器）的電源特性，您需要評估消耗的峰值和直流平均電流。
　　您能用示波器監(jiān)視一個(gè)分路探頭或電流探頭，但這種方**帶來電壓降、地環(huán)路、共模噪聲、空間和校準(zhǔn)問題。
　　作為*簡單和*便宜的替代方法，可使用具有內(nèi)置測量能力的電源。Agilent 66312A和66332A動(dòng)態(tài)測量直流電源能以15.6ms至31,200s的采樣間隔保存4,096個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。它能和示波器一樣采集觸發(fā)前后穿過用戶設(shè)置閾值的緩沖數(shù)據(jù)。AgilentVEE程序輸出面板中示出了這些動(dòng)態(tài)測量能力（圖1）。
　　注意圖2“Set Up Source”、“Measure”、“EnterArray”框中的SCPI命令（你同樣可在其它程序環(huán)境中使用這些命令）。以及可在“FETC”位置用“MEAS”引起立即觸發(fā)。使用“FETC”從同樣數(shù)據(jù)中得到測量參數(shù)。

提示9用AC 功率源/ 分析儀表征浪涌電流
AC-DC開關(guān)電源的浪涌電流特性依據(jù)電壓周期的開啟相位變化。通常這些電源中有輸入電容器，用以吸收來自開啟期間整流AC電網(wǎng)充電造成的高峰值浪涌電流。表征浪涌電流— 開啟相位的特性能深入了解一些重要的設(shè)計(jì)問題：
　　·現(xiàn)元件應(yīng)力
　　·檢查產(chǎn)品是否會產(chǎn)生與同一匹配電路其它產(chǎn)品間的電網(wǎng)騷擾
　　·選擇適合的熔絲和斷路器

由于您必須用電壓起始相位同步電流數(shù)字化和峰電流測量，因此這會是一項(xiàng)測量挑戰(zhàn)。在*壞情況下，浪涌電流產(chǎn)生在接近電壓周期的峰值處，而DUT的AC輸入電容器在起動(dòng)時(shí)已完全放電。因此，您必須從約40°到90°的電壓啟動(dòng)相位進(jìn)行遞增測試（圖1），并讓DUT的AC輸入電容器在測試間放電。
　　傳統(tǒng)測試裝置包括具有可編程相位能力和輸出觸發(fā)端口的AC源，數(shù)字示波器和電流探頭。但使用先進(jìn)的AC功率源_分析儀，如Agilent6800系列AC功率源_分析儀則是更便利的方法，因?yàn)樗鼈冇袃?nèi)裝的波形產(chǎn)生、電流波形數(shù)字化、峰電流測量和同步能力，使您能執(zhí)行浪涌電流表征，而不需要連接和同步多臺儀器。


提示10用電源測量DUT 電源的電流
　　**測量DUT所提供10A以上的電流已超出一般數(shù)字多用表的電流測量能力。您可以使用外部分路器和數(shù)字多用表的電壓功能，但使用電源本身則是更好的解決方案。許多電源都有包括分路器在內(nèi)的**測量系統(tǒng)。用電源的分路器進(jìn)行DUT處的電流和電壓測量就像發(fā)送MEAS命令那樣簡單。
　　下表示出高質(zhì)量電源所能達(dá)到的測量精度：
輸出電平　　典型精度
滿度　　　　0.1% - 0.5%
10% 滿度　　0.5% - 1%
1% 滿度　　　接近10%
　　雖然用電源測量大電流的優(yōu)點(diǎn)十分明顯。但測量小電流則有所不同。系統(tǒng)數(shù)字多用表有0.01%至0.1%的精度，雖然其中未包括可能影響測量的其它誤差，如線纜連接。而表中所列的電源精度已經(jīng)包括所有影響量。
　　好的系統(tǒng)數(shù)字多用表能測量低到pA級的電流，但您極難遇到需要測量如此小的DUT電源電流。在絕大多數(shù)情況下，*苛刻的測量包括電池供電設(shè)備（如蜂窩電話）睡眠模式下的消耗電流，此時(shí)你需要的是以合理精度測量1-10mA電流。
　　大多數(shù)電源的電流讀回在滿度至10% 滿度間能良好工作。而較新的電源，如Agilent 66000A模塊化電源系統(tǒng)在16A處的滿度精度為0.06%，160mA處為3.8%。您也可選擇具有多量程讀回的電源。663XA系列能測量低至2.5μA的電流，50μA處的精度為5.1%（0.2%的滿度精度）。
　　還應(yīng)記住當(dāng)AC 源有許多電流測量選件，包括有效值，較新的直流源，如66312A 和66332A也同樣能提供有效值和峰值測量（見提示8）。