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教你如何選擇合適的電源

日期:2010年11月24日 17:30
  人們在進行電器電路模塊設計或給新產品定型時,極少認真考慮配套電源的選擇,直到發現問題出在電源部分,才重新評估這個問題。為了對人們有所幫助,本文敘述了直流電源的參數定義以及對待測單元(UUT)或其它電路系統的潛在影響。   一、選擇電源的基本依據   電壓和電流范圍,這是兩個最容易確定的指標,只要根據電路的功耗計算出即可。不過若僅用單一的直流電壓給UUT供電時,應考慮測試UUT的高、低供電電壓極值。   大多數固定電源允許輸出電壓±10%的范圍內變化,如果這還不能滿足電路要求,可選用輸出可調的或允許更大變化范圍的電源。   如果用該電源給組合式裝置供電,則裝置所需最大的電流的75%到90%由一個電源提供,不夠部分可并接兩個或更多電源。為半固定檢測試驗臺供電的電源,必須具有檢測試驗臺所需電流的至少125%的容量。   1、工作模式   幾乎所有的直流電源都工作在恒壓源模式,也就是說在整個電流變化范圍內輸出電壓可保持不變。也有一批電源還可以在一定范圍內工作在值流源模式。   電源輸出的變化范圍不駐受限于電源本身的電壓或電流輸出能力,而且還與電源工作狀態有關,在自適應模式,電源可在容量不變的前提下自動調整電壓或電流的輸出范圍。   有少數電源還起電子設備負載的作用,在這種模式下,此電源可用來測試別的恒壓或恒流源。   2、響應時間   當電源能夠遠程搖控或電源是作為測試系統的一部分時,那么從發出控制命令到電源輸出穩定到希望值的延遲時間就是一個非常重要的因素(例如,打開或改變電壓)。響應時間從幾毫秒到幾十毫秒不等。少量的電源可有超過IV/us的快速轉換率。這些電源可用于制造大功率的任意波形發生器。   3、分辨率   技術參數限定的輸出電壓或電流的最小可調增量。有些電源在整個輸出范圍內具有相同的分辨率,而有些在不同的輸出范圍內分辨率各不相同。   二、電源的精度、擴展和安全性   1、遙感特性   為了能精確地控制負載上的電壓或電流值,可通過一個獨立的傳感通道將電路的任何變化反饋回穩壓電路,這樣就可校正UUT與電源之間的任何電壓下降的變化。   2、可程控性   有些電源通過改變直流電壓或電阻值使電源輸出具有可程控性。在某些應用中,借助IEEE488或RS——232接口從設定好的程序中選擇不同的測試方案或不同的輸出電壓值。有部分電源還具有設置存儲能力,輸出的改變可通過程控或步進操作來完成。   3、并聯或串聯工作   當一個電源不能滿足所需的電壓或電流范圍時,可將兩個或多個電源(或將同一電源的不同輸出)并聯或串聯起來使用。在這種工作模式下,各電源模塊間的穩壓和控制電路之間的聯系仍然存在,只不過一個電源作為主控方另一個電源作為受控方使用。   4、過載保護   因為一個電源要供給不同的電路使用,這些電路的電流的流量可能是未知的,為了避免對電源的損壞,需設置保護電路的范圍。   幾乎所有的電源都具有以下特點:在超出輸出范圍時,要么輸出保持在最大輸出值,要么就自行關閉電源。某些程控電源除可用程序設定輸出范圍外,還能自動設置電源穩定輸出的類型。也就是說,當外電路需要的電壓或電流超過設置極限時,電源可自動地由恒壓源變成恒流源或由值流源變成恒壓源。   為電源加上保護二極管可以防止誤接外接電源的極性造成的損壞。熱傳感器也可用于防止由于電源持續工作在過載狀態或冷卻無效而燒壞電源。   三、電源內部潛在的造成損害的根源   1、脈動與噪聲   理想的直流電源應提供純凈的直流,然而總有一些干擾存在,比如在開關電源(SMPS)輸出端口疊加的脈動電流和高頻振蕩。這兩種干擾再加上電源本身產生的尖峰噪聲使電源出現斷續和隨意的漂移(PARD)。   電源輸出中允許的PARD總量受UUT的回聲靈敏度的影響非常大,如果測試電路含有高增益放大器,任何在放大器帶定范圍內的PARD都將被放大。如果PARD的量值較大,又沒在特殊的濾波器提供給初級放大器,那么整個測試結果將是不準確的。   對線性電源,脈動是最一般的表現形式,大小可由均方根電壓值或均方根占輸出電壓的百分比Vrms/Vout表示。對開關電源,VPP表示方法更準確些。然而線性開關電源生產商一般會給出有效值和峰一峰差值這兩個值或者其中的任意一個。   2、穩定度   當線電壓或負載電流變化肘,直流電源的輸出電壓也會有所起伏。穩壓程度由穩壓電路的參數決定,參數是指濾波電容的容量和能量釋放的速率。   如果給電源供電的一個相對恒定的電源,那么只需基本的負載穩壓。穩定度的大小一般定義為空載或滿載時輸出電壓的百分比,或電壓的變化值。   3、內部阻抗   相對較大的電源內阻對負載來講有兩點不利,首先是不利于負載穩壓電路工作,更為不利的是負載電流的任何變化都會導致直流電源輸出的起伏,這種起伏對測試結果的影響同脈沖與噪聲對測試結果造成的影響完全相同。   4、電源瞬態響應或恢復   電源瞬態響應和恢復時間的大小表明輸出負載突然變化時,電源穩壓電路恢復正常電壓能力的大小。有兩種參數來標定電源瞬態響應和恢復:一是當負載突然發生變化時輸出的偏離值;二是輸出恢復到原來值所用的時間。為統一起見,一般在負載變化10%時,用輸出偏離峰值電壓的毫優數標定輸出偏離量,用輸出恢復到正常值所用毫伏數標定恢復時間。另有一些生產廠商,用更大的負載電流變化測定恢復時間。比如用輸出電流變化的50%到100%時所用的恢復正常值的時間。

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