如何為自動化測試系統(tǒng)選擇合適的直流電源
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線性電源還是開關(guān)電源？
在購買直流電源時首先要做出的決定是選擇線性電源還是開關(guān)電源。線性電源具有較低的紋波和噪聲，并且具有快速的瞬態(tài)行為。但它們效率低，會產(chǎn)生大量熱量，而且很重。因此大多數(shù)工程師發(fā)現(xiàn)只是在較低輸出功率電平(一般500W以下)時比較合意。大多數(shù)線性直流電源是臺式電源。
圖1:基本線性電源。
對線性臺式電源來說，一個非常適合的應(yīng)用是測試通信設(shè)備，比如無線電或移動電話或雷達(dá)系統(tǒng)的解調(diào)模塊。這些設(shè)備具有非常靈敏的鑒頻器或解調(diào)器電路，這些電路在低噪聲系數(shù)下才能發(fā)揮理想的性能。為了測試這些單元的真實性能，我們需要確保直流電源不會給測試裝置增加任何寄生噪聲。由于線性電源具有比開關(guān)電源更低的輸出紋波和噪聲，因此它們是這類應(yīng)用的較好選擇。
當(dāng)功率要求較低時，線性電源也是個很好的選擇。開關(guān)電源的主要好處只能在較高輸出功率電平才能表現(xiàn)出來。因此，在每個直流輸出通道的功率要求不超過100W至200W的應(yīng)用中使用線性直流電源比較劃算。
從這一點來看，考慮系統(tǒng)中所有直流通道的總輸出功率非常重要。如果系統(tǒng)中有4個或4個以下的通道，而且功率要求比較低，那么比較明智的選擇是以19英寸機架安裝套件形式提供的4個線性電源。
如果系統(tǒng)要求更多的輸出通道，或更高的輸出功率，那么使用開關(guān)電源是更好的選擇。開關(guān)電源可以提供比線性電源更高的功率密度。通過使用開關(guān)電源，你可以擁有12VDC輸出，并能以相同的機架安裝結(jié)構(gòu)提供高達(dá)4000W的功率。開關(guān)電源要比線性電源更容易控制，而每通道的成本差不多。
即使在要求低紋波和噪聲輸出的應(yīng)用中，開關(guān)電源也不只是更有效率。最近功率電子領(lǐng)域中的發(fā)展(如零開關(guān))，極大地改進了開關(guān)電源的紋波和噪聲性能。當(dāng)你同樣認(rèn)為開關(guān)電源比線性電源更加靈活、并且能夠提供更高的功率密度時，那么它們將成為除少數(shù)應(yīng)用外幾乎所有應(yīng)用的首選。
圖2：線性電源與開關(guān)電源的噪聲譜。
瞬態(tài)響應(yīng)
瞬態(tài)響應(yīng)是衡量電源應(yīng)對電流需求變化或負(fù)載阻抗變化能力的一個指標(biāo)。對許多應(yīng)用來說這是一個很重要的指標(biāo)。
當(dāng)輸出電流需求在一個很短的時間內(nèi)顯著增加或減少時，輸出電壓也可能發(fā)生顯著的下降或上升。電源內(nèi)部電壓控制環(huán)路試圖將輸出保持在設(shè)定電壓值，但響應(yīng)不是立即發(fā)生的。
為了得到更快的瞬態(tài)響應(yīng)，有時不得不勉強接受更大的紋波和噪聲。在可編程電源內(nèi)部，需要在內(nèi)部電壓控制環(huán)路和輸出濾波器之間進行折衷。大的輸出濾波器可以限制紋波和噪聲，但會使電源更慢地響應(yīng)快速變化的負(fù)載。非?？斓膬?nèi)部電壓控制環(huán)路雖然可以縮短瞬態(tài)響應(yīng)時間，但可能造成上沖或下沖，進而可能損壞待測設(shè)備(DUT)。
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