Важливі міркування при виборі повністю електронного джерела живлення
Конверт живлення джерела живлення показує, наприклад, чи може він подавати необхідну потужність для відповідних параметрів напруги та струму. Якщо джерело живлення використовується як точне джерело напруги для тестування ланцюга по всьому діапазону робочої напруги або як джерело калібрування, необхідно забезпечити досягнення заданої точності джерела напруги на вході об'єкта випробування (DUT). Для розробки, характеристики та випробування схем, які генерують або вимірюють дуже малі сигнали, слід вибрати правильну проектну топологію джерела живлення та дослідити поведінку перешкод. Тільки так можна переконатися, що джерело живлення не перешкоджає роботі схеми. Такі програми вимагають більш детального вивчення властивостей джерела живлення.
Найважливіший момент: необхідна напруга і сила струму
Максимальна точність виведення
Якщо точний контроль напруги на навантаженні є критичним для дослідницьких експериментів, характеристик компонентів або виробничих випробувань, тоді слід ретельно продумати вихідну точність джерела живлення та функції зворотного зв’язку. Однак на точність може вплинути, якщо джерело живлення вимірює напругу лише на вихідних клемах. Відгуки безпосередньо від тестового об’єкта є кращими. Це означає, що блок живлення повинен мати відповідні вимірювальні входи (дистанційне зондування), які підключені до точки подачі напруги на DUT. Це дозволяє виміряти напругу, яка насправді присутня на досліджуваному об'єкті, і блок живлення може легко компенсувати падіння напруги на з'єднувальних лініях (рис. 1). При багатоканальному блоці живлення всі канали повинні мати таку функцію.
З одного погляду
Хоча джерела живлення є лише однофункціональним інструментом, все ж дуже доцільно ретельно вивчити можливості та функції джерела живлення. Це єдиний спосіб забезпечити дотримання вимог струму та напруги. Конверт живлення показує, чи має пристрій необхідну ємність. Для досягнення максимальної точності потрібна функція дистанційного зондування, і точність вимірювання повинна бути достатньою. Крім того, слід знати проектну топологію джерела живлення (лінійну чи тактову) та поведінку перешкод. Використовуючи відповідні методи вимірювання, можна повністю використовувати джерело живлення. Гарна підготовка гарантує, що джерело живлення має той самий калібр, що й решта параметрів вимірювання.
Незалежно від того, наскільки точним є вихід живлення, немає гарантії, що запрограмована вихідна напруга буде відповідати напрузі на навантаженні. Причиною цього є те, що джерело живлення зазвичай регулює лише напругу на його вихідних клемах. Однак напруга повинна регулюватися на об'єкті тестування, а не на виході джерела живлення. Блок живлення і навантаження з'єднані по лініях, які мають резистор RLead. Це залежить від довжини кабелів, провідності матеріалу провідника та геометрії кабелів. Без дистанційного зондування на навантаженні виникає така напруга: VLoad = VPprogrammed - 2 * VLead = VProgrammed - 2 * ILoad * RLead. Якщо для навантаження потрібен високий струм, то падіння напруги VLead через високий вихідний струм ILoad може становити кілька десятих вольта. Це особливо актуально, коли лінії подачі довгі, як в автоматичних тестових системах. Напруга на навантаженні може бути на 80-160 мВ нижчою за необхідну напругу (при 2-4 А через 1,5 м довжину з 0,013 Ом/м).
Метод дистанційного зондування вирішує проблему падіння напруги на лініях шляхом розширення контуру зворотного зв'язку джерела живлення на вхід навантаження. Дві вимірювальні лінії підключені від джерела живлення до входу навантаження. Ці сенсорні лінії є лініями вимірювання напруги, які підключені до вимірювальної схеми високого опору в джерелі живлення. Через високий вхідний опір падіння напруги в сенсорних лініях незначне. Таким чином, схема вимірювання напруги є частиною управління електроживленням. Напруга, яка фактично подається на навантаження, повідомляється назад до джерела живлення через сенсорні лінії. Блок живлення може збільшити вихідну напругу VOut і компенсувати падіння напруги на лініях живлення, доки не застосовується таке: VLoad = VP запрограмовано. За допомогою дистанційного зондування точність живлення також досягає навантаження.
Безпотенційні канали
При багатоканальних джерелах живлення слід враховувати, що вони повинні мати безпотенційні канали. Безпотенційні канали пропонують найвищу гнучкість для збільшення напруги та потужності струму. З плаваючими каналами два однакові канали можна або підключити послідовно, щоб подвоїти вихідну напругу, або паралельно, щоб подвоїти вихідний струм. Щоб переконатися, що запрограмована напруга насправді досягає навантаження, для кожного каналу повинна бути функція дистанційного зондування. Це додає складності проводці, але більше ніж компенсує це з кращою точністю напруги на навантаженні.
Якщо кілька каналів підключено послідовно або паралельно для збільшення напруги або струму на виході, тоді слід забезпечити правильну настройку з'єднань дистанційного зондування. Окремі сенсорні лінії можуть контролювати лише напругу відповідного каналу. Якщо канали підключені послідовно для збільшення напруги, сенсорні лінії між DUT і спільною точкою двох каналів повинні бути підключені (рис. 2). Це гарантує, що сенсорні лінії контролюють лише вихід відповідного каналу і що загальна напруга на навантаженні відповідає сумі запрограмованої напруги без втрат через падіння напруги на вихідній лінії. Лінії заземлення повинні сходитися в одній точці заземлення, щоб уникнути низької диференціальної напруги між сенсорними лініями. Інакше це може призвести до невеликої похибки напруги на навантаженні. Проводка для паралельного підключення двох каналів (рис. 3) простіша, оскільки обидва канали подають однакову напругу.
Джерело живлення з декількома каналами також підходить для живлення біполярної ланцюга. З'єднання подібні до послідовного з'єднання двох каналів, але також потрібно з'єднання від точки заземлення двох каналів до точки заземлення біполярного DUT.
Точне вимірювання струмів навантаження
Чи потрібно вимірювати струм, що надходить у вантаж? Це можна зробити за допомогою послідовного резистора, вставленого в лінію. Потім DMM використовується для вимірювання напруги на цьому резисторі. Струм навантаження розраховується діленням виміряної напруги на значення опору. Як варіант, DMM можна підключити послідовно до джерела живлення та навантаження для безпосереднього вимірювання струму навантаження. При обох методах в схему вбудований додатковий прилад, що призводить до додаткового падіння напруги. Або через внутрішній опір DMM, або через опір шунту. Якщо вибрано блок живлення з функцією зчитування з достатньою точністю та роздільною здатністю, він може вимірювати струм навантаження безпосередньо без додаткового послідовного резистора або DMM. Деякі джерела живлення пропонують чудову точність вимірювання струму 0,05%. Це відповідає точності 5½-значного DMM, іноді навіть 6½-значного DMM. Тоді можна уникнути додаткової складності та витрат на додатковий прилад (рис. 4).
Мінімізація внутрішніх та зовнішніх джерел перешкод
При постачанні схеми для вимірювання малих сигналів, наприклад, перетворювача для мілівольтних або мікроамперних струмових сигналів, можуть виникати проблеми від джерел перешкод. Блок живлення сам по собі є джерелом перешкод. Ці перешкоди можна розділити на дві категорії: диференціальний режим та загальний режим перешкод. Точкові перешкоди присутні паралельно вихідним з'єднанням джерела живлення і генеруються внутрішньою ланцюгом джерела живлення. Спільнорежимні перешкоди - це перешкоди щодо землі, які виникають через лінію електропередачі та блукаючі ємності через головний трансформатор. Тому лінійні джерела живлення, як правило, більше підходять для таких застосувань, оскільки двотактні перешкоди на виході значно нижчі, ніж у тактових джерел живлення. Однак лінійні джерела живлення менш ефективні при перетворенні потужності, зазвичай вони важчі та більші. Комутовані джерела живлення забезпечують кращу ефективність і можуть вмістити більше вихідної потужності в менший пристрій. Лінійне джерело живлення характеризується рівнем шуму, який у п’ять-десять разів нижчий ((ах)