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如何为自动化测试系统选择合适的直流电源?    2022-05-17

用于测试电路板、模块或设备的每个自动化测试系统都需要一个或多个直流电源,用于给待测设备提供电源并提供测试激励。在有些情况下,电源不仅要向待测设备提供电源,而且要通过模拟工作环境提供测试激励源。举例来说,虽然大多数汽车电子设备工作在标称12VDC,但最大输入电压可能高达27VDC正因为如此,一些汽车标准要求对12VDC器件进行高达27VDC的极限测试。诸如此类的必要性决定了电源要求。那么,在为自动化测试系统选择电源时需要考虑如下常用电源规范

1线性电源还是开关电源?

在购买直流电源时首先要做出的决定是选择线性电源还是开关电源。线性电源具有较低的纹波和噪声,并且具有快速的瞬态行为。但它们效率低,会产生大量热量,而且很重。因此大多数工程师发现只是在较低输出功率电平(一般500W以下)时比较合意。

当功率要求较低时,线性电源也是个很好的选择。开关电源的主要好处只能在较高输出功率电平才能表现出来。因此,在每个直流输出通道的功率要求不超过100W200W的应用中使用线性直流电源比较划算。

2瞬态响应

瞬态响应是衡量电源应对电流需求变化或负载阻抗变化能力的一个指标。对许多应用来说这是一个很重要的指标。当输出电流需求在一个很短的时间内显着增加或减少时,输出电压也可能发生显着的下降或上升。电源内部电压控制环路试图将输出保持在设定电压值,但响应不是立即发生的。

为了得到更快的瞬态响应,有时不得不勉强接受更大的纹波和噪声。在可编程电源内部,需要在内部电压控制环路和输出滤波器之间进行折衷。大的输出滤波器可以限制纹波和噪声,但会使电源更慢地响应快速变化的负载。

3摆率

下一个需要考虑的规格参数是直流输出电压的压摆率(上升和下降时间)。为了改善纹波和噪声性能,直流可编程电源的输出滤波器中会使用存储大量能量的大电容。这个滤波器的充放电时间和待测设备的电流需求是决定电源压摆率的主要因素。压摆率基本上与所连的待测设备无关。

直流输出上升时间对大部分应用而言是足够快的,只需考虑直流输出下降时间。下降时间不仅取决于可编程电源直流输出端的内部LCR滤波网络,而且取决于所连接的待测设备。如果与电源电流容量相比待测设备抽取的电流相对较小,那么输出电容中存储的能量在通过待测设备耗尽之前可能要花很长的时间。如果待测设备的最小电流要求至少是电源容量的60%,那么存储的能量将立即释放掉,输出电压的下降时间是最短的。虽然如此,在大多数情况下直流输出下降时间都要比直流输出上升时间慢两到三倍。

4负载调整率

可编程电源的另外一个重要参数是负载调整率,它是指由于待测设备电流需求变化引起的输出电压距设置点变化的百分比。正常情况下这种效应应该是非常小的。

5线路调整率

线路调整率规定了作为交流输入线路电压函数的直流输出电压或电流的变化百分比。当输入线路电压不稳定时,这个参数就显得尤其重要。

6稳定性

稳定性衡量的是电源输出电压或电流的长期漂移性能。磁盘测试就是一种典型的应用。在这种应用中,可编程电源当作是处于恒流模式的电流源。对于这种测试来说,用户需要确保磁通量值在整个测试过程中是不变的。因此电源必须将直流输出电流设定为一个特定值,并在测试期间保持这个值不变。稳定性单位一般是百万分之一(ppm)

7并联工作

如果你需要的输出电流比单个电源能够提供的还要大,将多个电源输出并联起来使用是常规的解决方案。在连接快速瞬变待测设备时,通常推荐在每个电源的正输出线上使用保护阻塞二极管。

8串联工作

为了提供比单个电源可以提供的更高的输出电压,可以将直流电源串联起来使用。你全部要做的是将每个电源的正极连接到另外一个电源的负极。

9模拟编程

直流可编程电源通常提供一个标准的隔离型模拟接口。通过这个模拟接口可以设置电源的直流输出电压、电流和过压保护(OVP)。这些值通过提供一个电压信号、一个电流信号或将一个电阻连接到模拟输入端进行控制。

10本地和远程检测

许多直流电源可以被配置为本地或远程检测。为了进行更加精确的输出电压设置,应该使用远程检测。在这种模式中,你可以检测电源连接负载处的电压。这种方法会补偿引线上的压降。

11恒流模式

虽然大多数电源用在恒压模式,但也有许多应用要求直流电源工作在恒流模式。当工作在恒流模式时,一些功能或规格参数是不可用的。例如在恒流模式下,远程检测就不再是考虑事项,输出电压设定点精度和分辨率也是。重要的是精确的电流控制。输出电压纹波和噪声也不像输出电流纹波和噪声那样重要。

12浪涌电流

对一些应用来说,浪涌电流是一个重点考虑因素。浪涌电流是第一次开机时电子设备抽取的瞬态输入电流。像电机和电源转换器等一些负载会抽取很大的浪涌电流。因此电源需要通过调整以适应这种浪涌电流。

13数字控制和测量

一般来说,可编程电源的输出电压和电流可以通过数字接口实现最精确的设定,并且具有最高的分辨率。如前所述,直流电源通常提供许多不同种类的接口,包括RS-232RS-485USBGPIBModbus-TCPModbus-RTU和以太网。

除了硬件外,大多数直流电源公司还提供相关的软件,帮助你方便地将直流电源集成进你的系统中。

14附件和支持

在选择电源时附件的多少也是一个重要的考虑因素。例如,如果你计划用机架安装电源,那就要检查你的电源是否带机架安装附件。购买现成的机架安装套件总是比你自己做一套要便宜得多。

在选择直流可编程电源时,有许多参数需要考虑。电气参数可能是最重要的,但你还需要考虑外形尺寸、控制需求甚至附件的可用性。将所有这些因素考虑进去,就能为你的应用作出最佳的选择。

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