如何為自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)選擇合適的直流電源
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圖3: 開(kāi)關(guān)模式可編程直流電源的典型瞬態(tài)響應(yīng)規(guī)格。
移動(dòng)電話測(cè)試是瞬態(tài)響應(yīng)的典型應(yīng)用案例。在該應(yīng)用中，直流電源模擬移動(dòng)電話的內(nèi)部電源。當(dāng)話機(jī)開(kāi)始發(fā)送信號(hào)時(shí)，電流會(huì)很快上升。
對(duì)于話機(jī)的內(nèi)部電池來(lái)說(shuō)這不是個(gè)問(wèn)題，但對(duì)于可編程開(kāi)關(guān)電源而言，這是一個(gè)比較困難的任務(wù)。在這種情況下線性電源是比開(kāi)關(guān)電源更好的一個(gè)選擇，因?yàn)檫@種應(yīng)用的功率要求低，而線性電源的瞬態(tài)響應(yīng)一般來(lái)說(shuō)比開(kāi)關(guān)電源要好。
然而測(cè)試汽車?yán)^電器和熔絲又是另外一回事。對(duì)這種應(yīng)用而言，可編程直流電源必須能夠在高達(dá)30VDC的條件下提供大的電流，而且典型的功率要求是5kW至10kW。在這種測(cè)試中，大的直流輸出電壓上沖可能損壞繼電器或熔絲。為了防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，你肯定希望電源能夠控制直流輸出電流從零瞬變到最大輸出或從最大輸出瞬變到零輸出。
使用預(yù)負(fù)載是限制上沖和下沖的一種實(shí)用技術(shù)?？梢詫⒁粋€(gè)預(yù)負(fù)載與待測(cè)設(shè)備并聯(lián)在一起，這時(shí)可編程電源的直流輸出將限制電流變化率，從而顯著減小直流電壓上沖和下沖的幅度。想像一下50%的電流流經(jīng)這個(gè)附加的預(yù)負(fù)載，另外50%的電流流經(jīng)待測(cè)設(shè)備。當(dāng)待測(cè)設(shè)備產(chǎn)生100%電流需求時(shí)，電源只看到50%的電流需求變化。管理50%而不是100%的電流需求變化對(duì)電源來(lái)說(shuō)容易得多，而且?guī)缀跸烁邏荷蠜_效應(yīng)，因而避免了對(duì)待測(cè)設(shè)備的任何損壞可能。在本例中可以使用簡(jiǎn)單便宜的阻性負(fù)載作為預(yù)負(fù)載。任何比例都是好的。換句話說(shuō)，為了獲得瞬態(tài)響應(yīng)和上沖規(guī)格的改善，這個(gè)新增負(fù)載吸收40%、50%還是60%的電流需求并不是關(guān)鍵。
圖4：使用預(yù)負(fù)載的測(cè)試方案示意圖。
使用預(yù)負(fù)載的缺點(diǎn)是要求兩倍的直流輸出電流。幸運(yùn)的是，如果你使用AMETEK的開(kāi)關(guān)電源，額外功率要求的代價(jià)是相當(dāng)便宜的。因此與專門的電源子系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，針對(duì)這種特殊應(yīng)用使用預(yù)負(fù)載是一種成本很低、實(shí)用性更強(qiáng)的方法。
圖5:開(kāi)關(guān)電源架構(gòu)。
擺率
下一個(gè)需要考慮的規(guī)格參數(shù)是直流輸出電壓的壓擺率(上升和下降時(shí)間)。為了改善紋波和噪聲性能，直流可編程電源的輸出濾波器中會(huì)使用存儲(chǔ)大量能量的大電容。這個(gè)濾波器的充放電時(shí)間和待測(cè)設(shè)備的電流需求是決定電源壓擺率的主要因素。壓擺率基本上與所連的待測(cè)設(shè)備無(wú)關(guān)。
對(duì)于大多數(shù)AMETEK電源來(lái)說(shuō)，直流輸出上升時(shí)間對(duì)大部分應(yīng)用而言是足夠快的。只需考慮直流輸出下降時(shí)間。下降時(shí)間不僅取決于可編程電源直流輸出端的內(nèi)部LCR濾波網(wǎng)絡(luò)，而且取決于所連接的待測(cè)設(shè)備。如果與電源電流容量相比待測(cè)設(shè)備抽取的電流相對(duì)較小，那么輸出電容中存儲(chǔ)的能量在通過(guò)待測(cè)設(shè)備耗盡之前可能要花很長(zhǎng)的時(shí)間。如果待測(cè)設(shè)備的最小電流要求至少是電源容量的60%，那么存儲(chǔ)的能量將立即釋放掉，輸出電壓的下降時(shí)間是最短的。雖然如此，在大多數(shù)情況下直流輸出下降時(shí)間都要比直流輸出上升時(shí)間慢兩到三倍。
改善直流輸出上升時(shí)間的一種方法是選擇具有更高直流輸出范圍的可編程電源。例如，如果待測(cè)設(shè)備是與汽車相關(guān)的設(shè)備，一個(gè)30VDC的電源可以覆蓋所有測(cè)試應(yīng)用，那就選擇一個(gè)60VDC的可編程電源，但只使用到30VDC。這樣做的理由是60VDC電源的輸出電容要比30VDC可編程電源的輸出電容小很多。兩種電源的輸出電壓從0V到滿刻度的時(shí)間是相等的。換句話說(shuō)，當(dāng)觀察單位為V/ms的上升時(shí)間時(shí)，60VDC電源的上升時(shí)間要比30VDC電源快一倍。
為了改善直流輸出下降時(shí)間，可以在待測(cè)設(shè)備或電源的直流輸出端并聯(lián)一個(gè)預(yù)負(fù)載。不過(guò)要確保預(yù)負(fù)載和待測(cè)設(shè)備加在一起的總電流需求至少要達(dá)到可編程電源電流能力的65%。這個(gè)方法要求電源提供更多的功率，因?yàn)樵谙嗤敵鲭娏鳁l件下要求更大的直流輸出電壓范圍。
典型的輸出電流擺率是45A/ms。AMETEK可編程電源公司生產(chǎn)的一些直流電源還支持固態(tài)激光應(yīng)用。這些是輸出電流擺率高達(dá)400A/ms的電流源。
將電子負(fù)載與電源串聯(lián)起來(lái)、并將電子負(fù)載用作電流調(diào)制器可以實(shí)現(xiàn)更快的電流擺率。這種組合允許電流擺率高達(dá)6000A/ms。
評(píng)論