【技術(shù)大咖測(cè)試筆記系列】之三：怎樣選擇合適的臺(tái)式電源？

電氣工程師和電路設(shè)計(jì)人員供電和測(cè)試電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，DC電源是他們使用的測(cè)試測(cè)量設(shè)備中的標(biāo)配。那么它有哪些具體功能？怎樣才能為應(yīng)用找到適當(dāng)?shù)呐_(tái)式電源呢？

何為“臺(tái)式電源”及其分類

臺(tái)式電源提供直流電壓，為被測(cè)器件供電，如電路板或電子產(chǎn)品。臺(tái)式電源一般位于工程師的工作區(qū)或工作臺(tái)上，因此也稱為“臺(tái)式電源”。在工程師或電路設(shè)計(jì)人員需要測(cè)試某個(gè)器件（一般稱為被測(cè)器件DUT）時(shí)，他們要為被測(cè)器件提供設(shè)定的電壓或電流。臺(tái)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)器件以預(yù)計(jì)方式工作。如果不符合預(yù)計(jì)方式，那么就要調(diào)試并再次測(cè)試。

盡管臺(tái)式電源種類繁多，但這些儀器在廣義上可以分成三大類：?jiǎn)瓮ǖ篮投嗤ǖ离娫?，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(tái)式電源

顧名思義，單通道臺(tái)式電源只有一個(gè)可控輸出，而多通道電源則有兩個(gè)或以上的輸出。多通道電源一般用來開發(fā)同時(shí)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(tái)式電源

單極電源只能產(chǎn)生正電壓。工程師可以從技術(shù)上將連接到電源的引線切換到負(fù)電壓，而雙極電源則既能提供正電壓，也能提供負(fù)電壓。雙極電源能夠處理更多種類的功率應(yīng)用，但價(jià)格較高，使用起來更復(fù)雜，因此許多工程師在DC功率應(yīng)用中選擇單極臺(tái)式電源。

• 線性和開關(guān)式臺(tái)式電源

線性電源能夠提供高精度測(cè)量，噪聲或信號(hào)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(cè)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，比如要在很小的空間內(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。

怎樣選擇適當(dāng)?shù)呐_(tái)式電源

通過選擇相應(yīng)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(yùn)行測(cè)試，更精確地進(jìn)行測(cè)量。在購(gòu)買臺(tái)式電源時(shí)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(tái)式電源運(yùn)行長(zhǎng)測(cè)試或復(fù)雜測(cè)試時(shí)，手動(dòng)設(shè)置電壓值和電流極限會(huì)浪費(fèi)寶貴的時(shí)間。幸運(yùn)的是，大多數(shù)臺(tái)式電源帶有測(cè)試序列功能，支持基本編程能力。通過使用測(cè)試序列功能，工程師可以對(duì)電壓值、電流極限值和每個(gè)設(shè)置的時(shí)間編程。這提供了一種簡(jiǎn)單的方式，可以運(yùn)行擁有多個(gè)預(yù)定輸出電壓和時(shí)間的復(fù)雜測(cè)試，而又不用在臺(tái)式電源上手動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)置，操作人員可以把更多的時(shí)間放在獲得優(yōu)質(zhì)測(cè)量上。

2)選擇正確功率極限的臺(tái)式電源

DC電源通常會(huì)按最大電壓和最大電流分類。在尋找適當(dāng)?shù)碾娫捶矫?，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(tái)式電源可以提供高達(dá)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(dá)不到72 A，因?yàn)橛泄β氏拗啤９こ處熆梢允褂孟旅娴墓酱_定生成的功率：

在大多數(shù)情況下，如果用這個(gè)公式計(jì)算的功率低于臺(tái)式電源的功率極限，那么就能正常運(yùn)行。

• 選擇擁有遠(yuǎn)程傳感電壓監(jiān)測(cè)功能的臺(tái)式電源

如果想要最準(zhǔn)確的電壓源，最好使用配備遠(yuǎn)程電壓表或遠(yuǎn)程傳感功能的臺(tái)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(shù)，因?yàn)樗a(bǔ)償了測(cè)試線的壓降。大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)3英尺左右的測(cè)試線的電阻約為50 mΩ (一對(duì)測(cè)試線約為100 mΩ)，因此在使用低電阻DUT時(shí)，測(cè)試線上的壓降會(huì)相當(dāng)大。

• 尋找擁有相應(yīng)響應(yīng)時(shí)間的臺(tái)式電源

如果運(yùn)行的測(cè)試中電壓或負(fù)載迅速變化，那么響應(yīng)時(shí)間至關(guān)重要。響應(yīng)時(shí)間是指臺(tái)式電源向上傾斜(上升時(shí)間)或向下傾斜(下降時(shí)間)到設(shè)定電壓所需的時(shí)間。注意響應(yīng)時(shí)間經(jīng)常會(huì)隨著負(fù)載變化。上升時(shí)間是指電源從10%的值上升到90%的值所用的時(shí)間。下降時(shí)間相反，是電源從90%的值下降到10%的值所用的時(shí)間。

瞬態(tài)恢復(fù)時(shí)間是應(yīng)用負(fù)載后電源恢復(fù)到設(shè)定電平所需的時(shí)間長(zhǎng)度。如果單獨(dú)作為一個(gè)指標(biāo)，它是一個(gè)比較復(fù)雜的參數(shù)，所以通常用多個(gè)參數(shù)來描述：電壓穩(wěn)定頻段、瞬態(tài)恢復(fù)時(shí)間和負(fù)載電流步進(jìn)變化。例如，Keithley 2200系列臺(tái)式電源的負(fù)載瞬態(tài)恢復(fù)時(shí)間指標(biāo)如下：“在從0.1 A變成1A后<400 μs內(nèi)落到75 mV范圍內(nèi)?！?這意味著，如果電流負(fù)載從0.1 A變成1 A (負(fù)載電流的步進(jìn)變化)，那么電源將在不到400 μs內(nèi)(瞬態(tài)恢復(fù)時(shí)間)落到75 mV的設(shè)定電壓范圍內(nèi)(電壓穩(wěn)定頻段)。

怎樣使用臺(tái)式電源

臺(tái)式電源使用起來非常簡(jiǎn)單。這些儀器通過引線連接DUT，引線插到臺(tái)式電源面板里。工程師可以使用前面板顯示屏，設(shè)置電壓或電流電平，為DUT供電。大多數(shù)臺(tái)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(yùn)行臺(tái)式電源

臺(tái)式電源的一個(gè)重要功能是能夠在恒流 (CC)和恒壓(CV)模式下運(yùn)行。在CV模式下，電源根據(jù)用戶設(shè)置穩(wěn)定輸出電壓；在CC模式下，電源穩(wěn)定電流。電源在CV模式還是CC模式取決于用戶設(shè)置和負(fù)載的電阻。在CV模式或CC模式下，電源有不同的指標(biāo)。在任意時(shí)點(diǎn)，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模式下，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(fù)載阻抗確定。在CC模式下，輸出電流與電流極限設(shè)置相匹配，電壓由負(fù)載阻抗確定?？梢允褂?a class="article-link" target="_blank" href="/baike/1516752.html">歐姆定律確定這些值，具體如下。如果想更嚴(yán)謹(jǐn)些，可以在電阻中包括測(cè)試線：

2)在并聯(lián)和串聯(lián)操作下運(yùn)行臺(tái)式電源

如果測(cè)試要求更多的功率，可以并聯(lián)或串聯(lián)多個(gè)臺(tái)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(gè)電源的正輸出連接到另一個(gè)電源的負(fù)輸出上，然后把其余的正輸出和負(fù)輸出連接到DUT。

并聯(lián)操作：為提高電流，把兩個(gè)正輸出連接到DUT的一個(gè)端子上，把兩個(gè)負(fù)輸出連接到DUT的另一個(gè)端子上。

在組合輸出時(shí)，如果想使用遠(yuǎn)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(gè)不同電源時(shí)，遠(yuǎn)程傳感功能可能會(huì)不能用。

3)為應(yīng)用尋找最好的臺(tái)式電源

Series 2280精密測(cè)量DC電源提供高達(dá)192W輸出噪聲功率和優(yōu)異的負(fù)載電流測(cè)量靈敏度。這些電源提供高達(dá) 6? 的數(shù)字分辨率，10nA 電流測(cè)量分辨率，顯示電壓圖和電流圖。

Series 2281動(dòng)態(tài)建模電池仿真裝置把電池測(cè)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(cè)器件的直流功耗，測(cè)試電池，根據(jù)電池充電過程生成電池模型，為任何類型的電池建模。獨(dú)特的顯示畫面，顯示電池狀態(tài)，提供精密電源模式。

作者：泰克科技技術(shù)大咖 Andrea Vinci?