Десет практически съвета за използване на захранвания All-Electronics
Фиг. 1: Източници на постоянен ток от серията 663xx от Keysight предлагат различни функции за тестване на безжични и батерийни устройства, особено за мобилни комуникации. Keysight
Лабораторните захранвания се наблюдават най-вече - и обикновено са такива - прости сглобки. Използването на допълнителни вградени функции за контрол и анализ обаче може значително да увеличи тяхната производителност. Следващата статия описва различни начини, по които оперативните и измервателните функции на лабораторните захранвания могат да бъдат внедрени по-ефективно в тестови настройки и ежедневна употреба.
Съвет 1: Коригирайте линейните загуби с помощта на четирижилна технология
Когато захранващият блок излезе от завода, неговите контролни измервателни връзки обикновено са свързани към изходните клеми. Това ограничава функциите за регулиране на напрежението на захранването - дори при много къси линии. Колкото по-дълги са линиите и колкото по-малък е диаметърът на линията, толкова по-лош е контролът. Това се влошава веднага щом се използват релета за превключване на тока към товара.
С дистанционно отчитане, натоварването е свързано към захранването, използвайки четирижилна технология. Докато изходните клеми на захранването са свързани към товара чрез електропроводи, сензорните терминали са свързани към товара чрез отделна усукана и екранирана 2-жична линия от усилвателя на контура за управление на захранването. Това дава възможност за по-прецизно регулиране в края на електропроводите директно при товара, вместо в изходните клеми на захранващия блок, тъй като загубите на линията се компенсират от регулирането.
Ключови данни
Много допълнителни интегрирани функции за контрол и анализ могат значително да увеличат производителността на по-новите лабораторни захранвания, да намалят разходите за външни периферни устройства за управление и измерване, да направят взаимовръзката на няколко захранващи блока по-безопасна и да генерират профили на ток/напрежение и да определят параметрите на производителността. Входовете с допълнителен смисъл помагат да се компенсират дългите захранващи линии, дистанционното деактивиране и изключването от претоварване осигуряват по-голяма безопасност и автоматичната настройка на обхвата ускорява последователността на теста.
Съвет 2: Повече безопасност чрез дистанционно деактивиране и изключване от претоварване
Дистанционното деактивиране предлага безопасен начин за изключване на захранването поради определени работни състояния или за защита на системните оператори, например ако вратата на контролния шкаф се отвори неочаквано или се натисне бутон за аварийно спиране.
Внедряването се осъществява или чрез дистанционно блокиране (RI), вход на захранването, който деактивира изхода, веднага щом връзката RI бъде намалена, или чрез дискретен индикатор за неизправност (Discrete Fault Indicator, DFI), който предоставя сигнал веднага щом захранването открива дефинирана от потребителя грешка. DFI и RI могат да бъдат свързани с маргаритки без никакви ограничения, така че неизправност във всяко захранване да изключи всички захранвания в системата.
Съвет 3: Намалете смущенията/шума при измервания с малък сигнал
По-лесно е да се предотврати появата на смущения, вместо да се филтрират след това. Захранването с ниски смущения е най-добрият начин да се избегнат шум и други смущения при измерванията. Тук могат успешно да се използват превключващи захранвания, ако техните спецификации имат нисък ток в общия режим (
Фигура 2: Програмиране надолу с FET срещу GND разряди поддържа кондензатори по-бързо и позволява по-бързи промени на напрежението. Ливингстън/Keysight
Освен това трябва да се вземат предвид връзките между захранващите устройства и тестваното устройство (DUT). Проведените смущения често се причиняват от земни контури, които трябва да бъдат премахнати, така че в идеалния случай да се използва само една земна връзка или една звездна точка. В стелажите пътеките за разпределение на постоянен ток трябва да бъдат пространствено отделени от други линии, които носят земни токове.
Излъчените смущения могат да бъдат намалени чрез използване на усукани, екранирани кабели за изходните и дистанционни измервателни кабели. Кабелните екрани трябва да бъдат свързани към земята само в единия край (еднократна земя/щит).
По-ниските смущения в общия режим могат да бъдат постигнати чрез съпоставяне на импедансите на изходите плюс и минус към земята. Импедансът на DUT също трябва да бъде съпоставен със земята при своите плюсови и минусови входове.
Пиковете на напрежението от DUT могат да бъдат потиснати от резервен кондензатор в близост до товара. Това трябва да има нисък импеданс при най-високите честоти на изпитване.
Съвет 4: Увеличете скоростта на теста чрез програмиране надолу
Фиг. 3: Отрицателният спомагателен източник е по-ефективен при програмиране надолу за по-високи изходни напрежения, отколкото веригата от Фиг. 2. Livingston/Keysight
Изходните кондензатори в захранващите устройства се разреждат много бавно с малко или никакво натоварване. Това се превръща в проблем при тестване с различни напрежения, тъй като бавното разреждане води и до бавно тестване. За да се подобри това, веригите за програмиране надолу в захранващите устройства гарантират, че изходното напрежение се понижава бързо и по този начин за по-бързо време на разреждане.
Използват се два типа вериги за програмиране надолу: В първия вариант се поставя FET над изходите. Ако изходното напрежение е по-високо от зададената стойност, FET активира и разрежда изходния кондензатор (Фигура 2). FET може да служи като мивка за токове между 10% и 20% от изходния ток на захранването. Това води до леко влошаване на тока за програмиране надолу в близост до 0 V. Алтернативно програмистът надолу се поставя между положителната връзка на захранването и отрицателния източник (Фигура 3). Това извежда изхода ниско, без да причинява влошаване близо до 0V.
Някои захранващи устройства могат да поемат ток, близък до пълния им изходен ток. Това означава, че те могат да се използват като програмируем източник или товар.
Съвет 5: Автоматичният обхват опростява настройката
Фигура 4: Захранвания с автоматично регулиране на диапазона контролират максималната изходна мощност според характеристиката. Ливингстън/Keysight
Тъй като мястото в тестовите щандове и стелажи е ограничено, захранванията с регулируеми напрежения и токове са изгодни. По този начин DC/DC преобразувателите могат да бъдат тествани при различни комбинации напрежение/ток с приблизително еднакъв изход.
Простото захранване с постоянен ток осигурява само статична изходна стойност и предлага само максимално напрежение (Umax) и настройка на тока (Imax) за точка на максимална мощност (Pmax = Umax · Imax). По-усъвършенстваните захранвания имат изходи с много диапазони с автоматично регулиране, за да покрият множество комбинации от напрежение/ток (Фигура 4). Това елиминира необходимостта от използване на различни захранвания.
Съвет 6: захранвания в паралелна или последователна работа
Серийното свързване на два или повече захранващи блока позволява по-високи захранващи напрежения. Трябва да се избягва превишаването на плаващото напрежение или отрицателните напрежения на всеки захранващ блок. Всяко захранване трябва да бъде независимо регулируемо, да осигурява равна част от общото изходно напрежение и да ограничава тока до максимума, с който товарът може безопасно да се справи.
Паралелното свързване на няколко захранвания осигурява по-високи токове - но тук има и ограничения. Единият главен блок трябва да работи в режим на постоянно напрежение (CV), а другите захранващи устройства в режим на постоянен ток (CC). Изходното натоварване трябва да изтече достатъчно ток, за да поддържа CC устройствата в режим на текущ контрол.
В съвременните захранвания изходите могат да бъдат групирани, за да осигурят единичен изход с по-висок ток и мощност.
Съвет 7: Анализ на производителността с инструменти за вътрешен анализ на захранването
За да може да се определи захранването за устройства, които са изложени на динамични и импулсни токови натоварвания, трябва да се определят пиковата и средната консумация на постоянен ток.
Това се прави с помощта на осцилоскоп, който може да се използва за наблюдение на шунт или токов сензор. По-лесно и по-евтино е да използвате захранващ блок с интегрирана измервателна функция. Модели като източника на постоянен ток за мобилни комуникации Keysight 66300 съхраняват до 4096 точки с данни с интервали за вземане на проби от 15 µs до 31,200 s. Подобно на осцилоскопите, те улавят данните на буфера преди и след задействането, когато са надхвърлени дефинираните от потребителя прагове.
Софтуерът за характеризиране на устройства работи с източници на постоянен ток, които имат емулация на батерия, за да тестват точно проектите за клетъчни устройства за радио с малък обхват и безжичен LAN достъп. Тестовете са опростени чрез динамична характеристика на тока, съхранение на данни и измервания на CCDF (допълнителна функция за кумулативно разпределение).
Съвет 8: Характеризиране на пусковия ток с променлив източник/анализатор
Характеризирането на пусковия ток през фазата на включване може да разкрие натоварвания на компонентите. По този начин е възможно да се тества дали даден продукт причинява смущения в мрежата и по този начин засяга други продукти. Анализът също така помага на разработчиците да изберат подходящи предпазители и прекъсвачи.
За съответното измерване са необходими източник на променлив ток с програмируема фазова функция и изходен спусъчен порт, цифров осцилоскоп и токов сензор. Усъвършенстваните източници/анализатори на променлив ток с вградена функционалност на генератора, цифровизация на текущия сигнал, измерване на пиков ток и синхронизация могат да извършват характеристика на пусковия ток без кабели и да синхронизират отделни инструменти. Подобни анализатори се предлагат и за DC измервания.
Съвет 9: захранващ блок с интегрирано измерване на тока
Точното измерване на DUT захранващи токове над 10 A е извън обхвата на измерване на тока на цифров мултиметър (DMM). Единият вариант е да изберете външен шънт и режим на напрежение на DMM. Използването на захранването самостоятелно е по-доброто решение. Много захранвания предлагат точна система за измерване, включително шънт, която може да се активира с една команда. С точност от приблизително ± 0,5% (или по-добра) високи изходни токове, предимствата на източниците на ток с интегрирано измерване на тока стават очевидни. Интегрираният шунт е по-малко точен при измерване на малки токове. Въпреки това, захранващ блок с многотоково измерване на обхвата покрива повечето изисквания и предлага пълна точност от 0,04% + 15 µA за слаби токове (100 mA) или 0,04% + 160 µA за по-високи токове (3 A).
Съвет 10: Генерирайте DC сигнали с режим на списък
Фигура 5: Захранванията с генераторна функция могат да генерират сложни последователности на постояннотоков сигнал от списък с няколко опорни точки (време, напрежение). Диаграмата на времето по-горе показва прост произволен сигнал за напрежение с две повторения. Ливингстън/Keysight
Вместо DA преобразувател или произволен генератор на сигнал чрез външно управление на захранващ блок, е по-изгодно да се използва захранване с режим на списък. Този режим позволява сложни последователности от промени в изхода, които могат да бъдат генерирани с бързо и точно синхронизиране и вътрешно или външно синхронизиране. Могат да се генерират сложни постояннотокови сигнали, включително импулсни последователности, рампи, стълби (фиг. 5), нискочестотни синусоидални сигнали с постоянен ток, произволно напрежение и токови сигнали. След като списък с команди се съхранява в захранването, целият списък се изпълнява от една команда. Примерни приложения са тестът PSRR, симулация на стартови профили на превозното средство и генериране на импулсни отпадания.