如何為自動化測試系統(tǒng)選擇合適的直流電源
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圖3: 開關(guān)模式可編程直流電源的典型瞬態(tài)響應(yīng)規(guī)格。
移動電話測試是瞬態(tài)響應(yīng)的典型應(yīng)用案例。在該應(yīng)用中，直流電源模擬移動電話的內(nèi)部電源。當話機開始發(fā)送信號時，電流會很快上升。
對于話機的內(nèi)部電池來說這不是個問題，但對于可編程開關(guān)電源而言，這是一個比較困難的任務(wù)。在這種情況下線性電源是比開關(guān)電源更好的一個選擇，因為這種應(yīng)用的功率要求低，而線性電源的瞬態(tài)響應(yīng)一般來說比開關(guān)電源要好。
然而測試汽車繼電器和熔絲又是另外一回事。對這種應(yīng)用而言，可編程直流電源必須能夠在高達30VDC的條件下提供大的電流，而且典型的功率要求是5kW至10kW。在這種測試中，大的直流輸出電壓上沖可能損壞繼電器或熔絲。為了防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，你肯定希望電源能夠控制直流輸出電流從零瞬變到最大輸出或從最大輸出瞬變到零輸出。
使用預(yù)負載是限制上沖和下沖的一種實用技術(shù)?？梢詫⒁粋€預(yù)負載與待測設(shè)備并聯(lián)在一起，這時可編程電源的直流輸出將限制電流變化率，從而顯著減小直流電壓上沖和下沖的幅度。想像一下50%的電流流經(jīng)這個附加的預(yù)負載，另外50%的電流流經(jīng)待測設(shè)備。當待測設(shè)備產(chǎn)生100%電流需求時，電源只看到50%的電流需求變化。管理50%而不是100%的電流需求變化對電源來說容易得多，而且?guī)缀跸烁邏荷蠜_效應(yīng)，因而避免了對待測設(shè)備的任何損壞可能。在本例中可以使用簡單便宜的阻性負載作為預(yù)負載。任何比例都是好的。換句話說，為了獲得瞬態(tài)響應(yīng)和上沖規(guī)格的改善，這個新增負載吸收40%、50%還是60%的電流需求并不是關(guān)鍵。
圖4：使用預(yù)負載的測試方案示意圖。
使用預(yù)負載的缺點是要求兩倍的直流輸出電流。幸運的是，如果你使用AMETEK的開關(guān)電源，額外功率要求的代價是相當便宜的。因此與專門的電源子系統(tǒng)來說，針對這種特殊應(yīng)用使用預(yù)負載是一種成本很低、實用性更強的方法。
圖5:開關(guān)電源架構(gòu)。
擺率
下一個需要考慮的規(guī)格參數(shù)是直流輸出電壓的壓擺率(上升和下降時間)。為了改善紋波和噪聲性能，直流可編程電源的輸出濾波器中會使用存儲大量能量的大電容。這個濾波器的充放電時間和待測設(shè)備的電流需求是決定電源壓擺率的主要因素。壓擺率基本上與所連的待測設(shè)備無關(guān)。
對于大多數(shù)AMETEK電源來說，直流輸出上升時間對大部分應(yīng)用而言是足夠快的。只需考慮直流輸出下降時間。下降時間不僅取決于可編程電源直流輸出端的內(nèi)部LCR濾波網(wǎng)絡(luò)，而且取決于所連接的待測設(shè)備。如果與電源電流容量相比待測設(shè)備抽取的電流相對較小，那么輸出電容中存儲的能量在通過待測設(shè)備耗盡之前可能要花很長的時間。如果待測設(shè)備的最小電流要求至少是電源容量的60%，那么存儲的能量將立即釋放掉，輸出電壓的下降時間是最短的。雖然如此，在大多數(shù)情況下直流輸出下降時間都要比直流輸出上升時間慢兩到三倍。
改善直流輸出上升時間的一種方法是選擇具有更高直流輸出范圍的可編程電源。例如，如果待測設(shè)備是與汽車相關(guān)的設(shè)備，一個30VDC的電源可以覆蓋所有測試應(yīng)用，那就選擇一個60VDC的可編程電源，但只使用到30VDC。這樣做的理由是60VDC電源的輸出電容要比30VDC可編程電源的輸出電容小很多。兩種電源的輸出電壓從0V到滿刻度的時間是相等的。換句話說，當觀察單位為V/ms的上升時間時，60VDC電源的上升時間要比30VDC電源快一倍。
為了改善直流輸出下降時間，可以在待測設(shè)備或電源的直流輸出端并聯(lián)一個預(yù)負載。不過要確保預(yù)負載和待測設(shè)備加在一起的總電流需求至少要達到可編程電源電流能力的65%。這個方法要求電源提供更多的功率，因為在相同輸出電流條件下要求更大的直流輸出電壓范圍。
典型的輸出電流擺率是45A/ms。AMETEK可編程電源公司生產(chǎn)的一些直流電源還支持固態(tài)激光應(yīng)用。這些是輸出電流擺率高達400A/ms的電流源。
將電子負載與電源串聯(lián)起來、并將電子負載用作電流調(diào)制器可以實現(xiàn)更快的電流擺率。這種組合允許電流擺率高達6000A/ms。
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