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怎样为自动化测验体系挑选适宜的直流电源

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

  用于测验电路板、模块或设备的每个自动化测验体系都需求一个或多个直流电源,用于给待测设备供给电源并供给测验鼓励。在有些情况下,电源不只要向待测设备供给电源,并且要经过模仿作业环境供给测验鼓励源。举例来说,尽管大多数轿车电子设备作业在标称12VDC,但最大输入电压或许高达27VDC.正由于如此,一些轿车标准要求对12VDC器材进行高达27VDC的极限测验。诸如此类的必要性决议了电源要求。下面让咱们看看在为自动化测验体系挑选电源时需求考虑的常用电源标准有哪些?

  线性电源仍是开关电源?

  在购买直流电源时首先要做出的决议是挑选线性电源仍是开关电源。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。但它们功率低,会发生许多热量,并且很重。因而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。大多数线性直流电源是台式电源。

  

  图1:根本线性电源。

  对线性台式电源来说,一个十分合适的运用是测验通讯设备,比方无线电或移动电话或雷达体系的解调模块。这些设备具有十分活络的鉴频器或解调器电路,这些电路在低噪声系数下才干发挥抱负的功能。为了测验这些单元的实在功能,咱们需求保证直流电源不会给测验设备添加任何寄生噪声。由于线性电源具有比开关电源更低的输出纹波和噪声,因而它们是这类运用的较好挑选。

  当功率要求较低时,线性电源也是个很好的挑选。开关电源的首要优点只能在较高输出功率电平才干表现出来。因而,在每个直流输出通道的功率要求不超越100W至200W的运用中运用线性直流电源比较合算。

  从这一点来看,考虑体系中一切直流通道的总输出功率十分重要。假如体系中有4个或4个以下的通道,并且功率要求比较低,那么比较正确的挑选是以19英寸机架装置套件方式供给的4个线性电源。

  假如体系要求更多的输出通道,或更高的输出功率,那么运用开关电源是更好的挑选。开关电源能够供给比线性电源更高的功率密度。经过运用开关电源,你能够具有12VDC输出,并能以相同的机架装置结构供给高达4000W的功率。开关电源要比线性电源更简略操控,而每通道的本钱差不多。

  即便在要求低纹波和噪声输出的运用中,开关电源也不只是更有功率。最近功率电子领域中的开展(如零开关),极大地改进了开关电源的纹波和噪声功能。当你相同以为开关电源比线性电源愈加灵敏、并且能够供给更高的功率密度时,那么它们将成为除少数运用外简直一切运用的首选。

  

  图2:线性电源与开关电源的噪声谱。

  瞬态呼应

  瞬态呼应是衡量电源应对电流需求改变或负载阻抗改变才能的一个目标。对许多运用来说这是一个很重要的目标。

  当输出电流需求在一个很短的时刻内明显添加或减少时,输出电压也或许发生明显的下降或上升。电源内部电压操控环路企图将输出保持在设定电压值,但呼应不是当即发生的。

  为了得到更快的瞬态呼应,有时不得不勉强承受更大的纹波和噪声。在可编程电源内部,需求在内部电压操控环路和输出滤波器之间进行折衷。大的输出滤波器能够约束纹波和噪声,但会使电源更慢地呼应快速改变的负载。十分快的内部电压操控环路尽管能够缩短瞬态呼应时刻,但或许形成上冲或下冲,然后或许损坏待测设备(DUT)。

  

  图3: 开关形式可编程直流电源的典型瞬态呼应标准。

  移动电话测验是瞬态呼应的典型运用事例。在该运用中,直流电源模仿移动电话的内部电源。当话机开端发送信号时,电流会很快上升。

  关于话机的内部电池来说这不是个问题,但关于可编程开关电源而言,这是一个比较困难的使命。在这种情况下线性电源是比开关电源更好的一个挑选,由于这种运用的功率要求低,而线性电源的瞬态呼应一般来说比开关电源要好。

  但是测验轿车继电器和熔丝又是别的一回事。对这种运用而言,可编程直流电源有必要能够在高达30VDC的条件下供给大的电流,并且典型的功率要求是5kW至10kW.在这种测验中,大的直流输出电压上冲或许损坏继电器或熔丝。为了避免这种现象的发生,你必定期望电源能够操控直流输出电流从零瞬变到最大输出或从最大输出瞬变到零输出。

  运用预负载是约束上冲和下冲的一种实用技术。能够将一个预负载与待测设备并联在一起,这时可编程电源的直流输出将约束电流改变率,然后明显减小直流电压上冲和下冲的起伏。想像一下50%的电流流经这个附加的预负载,别的50%的电流流经待测设备。当待测设备发生100%电流需求时,电源只看到50%的电流需求改变。办理50%而不是100%的电流需求改变对电源来说简略得多,并且简直消除了高压上冲效应,因而避免了对待测设备的任何损坏或许。在本例中能够运用简略廉价的阻性负载作为预负载。任何份额都是好的。换句话说,为了取得瞬态呼应和上冲标准的改进,这个新增负载吸收40%、50%仍是60%的电流需求并不是要害。

  

  图4:运用预负载的测验计划示意图。

  运用预负载的缺陷是要求两倍的直流输出电流。走运的是,假如你运用AMETEK的开关电源,额定功率要求的价值是适当廉价的。因而与专门的电源子体系来说,针对这种特别运用运用预负载是一种本钱很低、实用性更强的办法。

  

  图5:开关电源架构。

  摆率

  下一个需求考虑的标准参数是直流输出电压的压摆率(上升和下降时刻)。为了改进纹波和噪声功能,直流可编程电源的输出滤波器中会运用存储许多能量的大电容。这个滤波器的充放电时刻和待测设备的电流需求是决议电源压摆率的首要因素。压摆率根本上与所连的待测设备无关。

  关于大多数AMETEK电源来说,直流输出上升时刻对大部分运用而言是足够快的。只需考虑直流输出下降时刻。下降时刻不只取决于可编程电源直流输出端的内部LCR滤波网络,并且取决于所衔接的待测设备。假如与电源电流容量比较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经过待测设备耗尽之前或许要花很长的时刻。假如待测设备的最小电流要求至少是电源容量的60%,那么存储的能量将当即释放掉,输出电压的下降时刻是最短的。尽管如此,在大多数情况下直流输出下降时刻都要比直流输出上升时刻慢两到三倍。

  改进直流输出上升时刻的一种办法是挑选具有更高直流输出规模的可编程电源。例如,假如待测设备是与轿车相关的设备,一个30VDC的电源能够掩盖一切测验运用,那就挑选一个60VDC的可编程电源,但只运用到30VDC.这样做的理由是60VDC电源的输出电容要比30VDC可编程电源的输出电容小许多。两种电源的输出电压从0V到满刻度的时刻是持平的。换句话说,当调查单位为V/ms的上升时刻时,60VDC电源的上升时刻要比30VDC电源快一倍。

  为了改进直流输出下降时刻,能够在待测设备或电源的直流输出端并联一个预负载。不过要保证预负载和待测设备加在一起的总电流需求至少要到达可编程电源电流才能的65%。这个办法要求电源供给更多的功率,由于在相同输出电流条件下要求更大的直流输出电压规模。

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