Важни съображения при избора на изцяло електроника
Опаковката на захранването показва например дали може да достави необходимата мощност за съответните параметри на напрежението и тока. Ако захранването се използва като точен източник на напрежение за тестване на верига в целия диапазон на работното напрежение или като източник на калибриране, трябва да се гарантира, че определената точност на източника на напрежение се постига на входа на тестовия обект (DUT). За разработването, характеризирането и тестването на схеми, които генерират или измерват много малки сигнали, трябва да бъде избрана правилната конструктивна топология на захранването и да се изследва поведението на смущения. Това е единственият начин да се гарантира, че захранването не пречи на функцията на веригата. Приложения като това изискват по-отблизо свойствата на захранването.
Най-важният момент: необходимото напрежение и токов капацитет
Максимална точност на изхода
Ако прецизният контрол на напрежението върху товара е от решаващо значение за изследователски експерименти, характеризиране на компоненти или производствени тестове, тогава трябва внимателно да се обмисли изходната точност на захранването и функцията за обратно отчитане. Точността обаче може да бъде засегната, ако захранването измерва напрежението само на изходните клеми. Обратната връзка директно от тестовия обект е по-добра. Това означава, че захранването трябва да има подходящи измервателни входове (дистанционно наблюдение), които са свързани към точката за подаване на напрежение на DUT. Това позволява да се измери напрежението, което действително присъства на тестовия обект и захранването може лесно да компенсира спада на напрежението на свързващите линии (фиг. 1). При многоканално захранване всички канали трябва да имат такава функция.
С един поглед
Въпреки че захранващите устройства са само еднофункционален инструмент, все пак е много препоръчително внимателно да се проучат възможностите и функциите на захранващото устройство. Това е единственият начин да се гарантира, че изискванията за ток и напрежение също са изпълнени. Пликът за захранване показва дали устройството има необходимия капацитет. За постигане на максимална точност е необходима функция за дистанционно наблюдение, а точността на измерване трябва да е достатъчна. Освен това трябва да бъдат известни проектната топология на захранването (линейно или с тактова честота) и поведението на смущения. Чрез използване на подходящи методи за измерване, захранването може да бъде напълно оползотворено. Добрата подготовка гарантира, че използваното захранване е от същия калибър като останалата част от настройката за измерване.
Независимо от това колко точен е изходът на захранването, няма гаранция, че програмираното изходно напрежение ще съответства на напрежението при товара. Причината за това е, че захранването обикновено регулира само напрежението на изходните му клеми. Напрежението обаче трябва да се регулира на тестовия обект, а не на изхода на захранването. Захранването и натоварването са свързани чрез линии, които имат резистор RLead. Това зависи от дължината на кабелите, проводимостта на материала на проводника и геометрията на кабелите. Без дистанционно засичане се получават следните напрежения при натоварване: VLoad = VProgrammed - 2 * VLead = VProgrammed - 2 * ILoad * RLead. Ако натоварването изисква висок ток, тогава спадът на напрежението VLead поради високия изходен ток ILoad може да бъде няколко десети от волта. Това е особено вярно, когато захранващите линии са дълги, както при автоматичните системи за изпитване. Напрежението в товара може лесно да бъде с 80 до 160 mV по-ниско от необходимото напрежение (при 2 до 4 A през 1,5 m дълга линия с 0,013 Ω/m).
Методът за дистанционно наблюдение решава проблема с спада на напрежението в линиите, като разширява веригата за обратна връзка на захранването до входа на товара. Две измервателни линии от захранването са свързани към входа на товара. Тези сензорни линии са линии за измерване на напрежение, които са свързани към измервателна верига с високо съпротивление в захранването. Поради голямото входно съпротивление, спадът на напрежението в сензорните линии е незначителен. По този начин веригата за измерване на напрежението е част от контрола на захранването. Напрежението, действително приложено към товара, се отчита обратно към захранването чрез сензорните линии. Захранването може да увеличи изходното напрежение VOut и да компенсира спада на напрежението в захранващите линии, докато не се прилага следното: VLoad = VPпрограмирано. При дистанционно наблюдение точността на захранването също достига товара.
Безпотенциални канали
В случай на многоканални захранвания, трябва да се отбележи, че те трябва да имат канали без потенциал. Безпотенциалните канали предлагат най-висока гъвкавост за разширяване на напрежението и капацитета на тока. При плаващи канали два идентични канала могат да бъдат свързани последователно, за да се удвои изходното напрежение, или да се свържат паралелно, за да се удвои изходният ток. За да се гарантира, че програмираното напрежение действително достига товара, трябва да има функция за дистанционно наблюдение за всеки канал. Това добавя сложност към окабеляването, но повече от това го компенсира с по-добра точност на напрежението в товара.
Ако няколко канала са свързани последователно или паралелно, за да се увеличи напрежението или токът на изхода, трябва да се гарантира, че връзките за дистанционно наблюдение са конфигурирани правилно. Отделните сензорни линии могат да наблюдават само напрежението на съответния канал. Ако каналите са свързани последователно, за да се увеличи напрежението, сензорните линии между DUT и общата точка на двата канала трябва да бъдат свързани (Фигура 2). Това гарантира, че сензорните линии наблюдават само изхода на свързания канал и че общото напрежение на товара съответства на сумата от програмираното напрежение без загуба поради спад на напрежението на изходната линия. Наземните линии трябва да се сближават в една и съща точка на заземяване, за да се избегне ниско диференциално напрежение между сензорните линии. В противен случай това може да доведе до малко напрежение на грешката на товара. Окабеляването за паралелно свързване на два канала (фиг. 3) е по-просто, тъй като и двата канала подават едно и също напрежение.
Захранването с множество канали също е подходящо за захранване на биполярна верига. Връзките са подобни на последователната връзка на два канала, но също така се изисква връзка от точката на заземяване на двата канала до точката на заземяване на биполярния DUT.
Точно измерване на товарните токове
Трябва ли да се измерва токът, вливащ се в товара? Това може да се направи със сериен резистор, поставен в линията. След това се използва DMM за измерване на напрежението в този резистор. Токът на товара се изчислява чрез разделяне на измереното напрежение на стойността на съпротивлението. Алтернативно, DMM може да бъде свързан последователно с захранването и товара, за да се измери директно тока на товара. И при двата метода в схемата е интегриран друг инструмент, което води до допълнителен спад на напрежението. Или поради вътрешното съпротивление на DMM или съпротивлението на шунта. Ако е избрано захранване с функция за обратно четене с достатъчна точност и разделителна способност, то може да измерва тока на товара директно без допълнителен сериен резистор или DMM. Някои захранвания предлагат отлична точност на измерване на тока от 0,05 процента. Това съответства на точността на 5-цифрен DMM, понякога дори 6-цифрен DMM. Тогава може да се избегне допълнителната сложност и разходите за допълнителен инструмент (фиг. 4).
Минимизиране на вътрешните и външните източници на смущения
Когато доставяте схема за измерване на малки сигнали, като преобразувател за миливолтови или микроамперни токови сигнали, проблеми могат да възникнат от източници на смущения. Самото захранване е източник на смущения. Тази намеса може да бъде разделена на две категории: диференциален режим и общ режим смущения. Push-pull смущения присъстват паралелно на изходните връзки на захранването и се генерират от вътрешната верига на захранването. Обичайните смущения са смущения по отношение на земята, които възникват чрез електропровода и разсеяни капацитети през главния трансформатор. Следователно линейните захранвания обикновено са по-подходящи за такива приложения, тъй като смущаващите смущения на изхода са значително по-ниски, отколкото при тактовите захранвания. Линейните захранвания обаче са по-малко ефективни при преобразуване на мощност и обикновено са по-тежки и по-големи. Превключваните захранващи устройства предлагат по-добра ефективност и могат да приемат повече изходна мощност в по-малко устройство. Линейното захранване се характеризира с ниво на шум, което е пет до десет пъти по-ниско ((ах)