Considerații importante la alegerea unei surse de alimentare complet electronice
Anvelopa de alimentare a sursei de alimentare arată, de exemplu, dacă poate furniza puterea necesară pentru parametrii de tensiune și curent respectivi. Dacă sursa de alimentare este utilizată ca sursă de tensiune precisă pentru testarea unui circuit pe întreaga gamă de tensiune de funcționare sau ca sursă de calibrare, trebuie să se asigure că se obține precizia specificată a sursei de tensiune la intrarea obiectului de testare (DUT). Pentru dezvoltarea, caracterizarea și testarea circuitelor care generează sau măsoară semnale foarte mici, trebuie selectată topologia corectă de proiectare a sursei de alimentare și examinarea comportamentului de interferență. Aceasta este singura modalitate de a vă asigura că sursa de alimentare nu interferează cu funcția circuitului. Aplicații de acest fel necesită o privire mai atentă asupra proprietăților unei surse de alimentare.
Cel mai important punct: tensiunea necesară și capacitatea de curent
Precizie maximă a ieșirii
Dacă controlul precis al tensiunii peste sarcină este esențial pentru experimentele de cercetare, caracterizarea componentelor sau testarea producției, atunci precizia de ieșire a sursei de alimentare și funcția de reluare trebuie luate în considerare cu atenție. Cu toate acestea, precizia poate fi afectată dacă sursa de alimentare măsoară tensiunea numai la bornele de ieșire. Feedback-ul direct de la obiectul de testare este mai bun. Aceasta înseamnă că sursa de alimentare trebuie să aibă intrări de măsurare adecvate (teledetecție) care sunt conectate la punctul de alimentare de tensiune de pe DUT. Aceasta înseamnă că tensiunea care este de fapt prezentă pe obiectul testat poate fi măsurată și sursa de alimentare poate compensa cu ușurință căderea de tensiune pe liniile de conectare (Fig. 1). Cu o sursă de alimentare cu mai multe canale, toate canalele ar trebui să aibă o astfel de funcție.
Dintr-o privire
Deși sursele de alimentare sunt doar un instrument cu funcție unică, este încă foarte recomandabil să examinați cu atenție capacitățile și funcțiile unei surse de alimentare. Aceasta este singura modalitate de a vă asigura că sunt îndeplinite și cerințele de curent și tensiune. Plica de alimentare arată dacă dispozitivul are capacitatea necesară. O funcție de teledetecție este necesară pentru a obține o precizie maximă, iar precizia de măsurare trebuie să fie suficientă. În plus, ar trebui să fie cunoscute topologia de proiectare a sursei de alimentare (liniară sau cu ceas) și comportamentul de interferență. Utilizând metode de măsurare adecvate, sursa de alimentare poate fi utilizată pe deplin. O bună pregătire asigură faptul că sursa de alimentare utilizată este de același calibru ca și restul setărilor de măsurare.
Indiferent de cât de precisă este ieșirea sursei de alimentare, nu există nicio garanție că tensiunea de ieșire programată se va potrivi cu tensiunea la sarcină. Acest lucru se datorează faptului că sursa de alimentare reglează de obicei doar tensiunea la bornele sale de ieșire. Cu toate acestea, tensiunea trebuie reglată la obiectul testat și nu la ieșirea sursei de alimentare. Alimentarea și încărcarea sunt conectate prin linii care au un rezistor RLead. Acest lucru depinde de lungimea liniilor, de conductivitatea materialului conductor și de geometria liniilor. Fără teledetecție rezultă următoarele tensiuni la încărcare: VLoad = VProgrammed - 2 * VLead = VProgrammed - 2 * ILoad * RLead. Dacă sarcina necesită un curent mare, atunci căderea de tensiune VLead datorită curentului de ieșire mare ILoad poate fi de câteva zecimi de volt. Acest lucru este valabil mai ales atunci când liniile de alimentare sunt lungi, ca și în sistemele automate de testare. Tensiunea la sarcină poate fi cu ușurință cu 80 până la 160 mV mai mică decât tensiunea necesară (la 2 până la 4 A printr-o linie lungă de 1,5 m cu 0,013 Ω/m).
Metoda de teledetecție rezolvă problema căderii de tensiune în linii extinzând bucla de feedback a sursei de alimentare la intrarea sarcinii. Două linii de măsurare sunt conectate de la sursa de alimentare la intrarea sarcinii. Aceste linii de detectare sunt linii de măsurare a tensiunii care sunt conectate la un circuit de măsurare de înaltă rezistență în sursa de alimentare. Datorită rezistenței ridicate la intrare, căderea de tensiune în liniile de sens este neglijabilă. Circuitul de măsurare a tensiunii face astfel parte din controlul sursei de alimentare. Tensiunea care este de fapt prezentă la sarcină este raportată înapoi la sursa de alimentare prin liniile de detectare. Sursa de alimentare poate crește tensiunea de ieșire VOut și poate compensa căderea de tensiune în liniile de alimentare până când se aplică următoarele: VLoad = VProgrammed. Cu ajutorul teledetecției, precizia sursei de alimentare atinge și sarcina.
Canale fără potențial
În cazul surselor de alimentare cu mai multe canale, trebuie remarcat faptul că acestea ar trebui să aibă canale fără potențial. Canalele fără potențial oferă cea mai mare flexibilitate pentru extinderea tensiunii și a capacității de curent. Cu canale plutitoare, două canale identice pot fi fie conectate în serie pentru a dubla tensiunea de ieșire, fie conectate în paralel pentru a dubla curentul de ieșire. Pentru a vă asigura că tensiunea programată atinge efectiv sarcina, ar trebui să fie disponibilă o funcție de teledetecție pentru fiecare canal. Acest lucru adaugă complexitate cablajului, dar compensează mai mult cu o precizie mai bună a tensiunii pe sarcină.
Dacă mai multe canale sunt conectate în serie sau în paralel pentru a crește tensiunea sau curentul la ieșire, atunci trebuie să se asigure că conexiunile de teledetecție sunt configurate corect. Liniile individuale de detectare pot monitoriza doar tensiunea canalului respectiv. Dacă canalele sunt conectate în serie pentru a crește tensiunea, trebuie conectate liniile de sens dintre DUT și punctul comun al celor două canale (Figura 2). Acest lucru asigură că liniile de detectare monitorizează doar ieșirea canalului asociat și că tensiunea totală la sarcină corespunde cu suma tensiunii programate fără pierderi din cauza unei căderi de tensiune pe linia de ieșire. Liniile de masă trebuie să convergă în același punct de masă pentru a evita o tensiune diferențială mică între liniile de sens. În caz contrar, acest lucru poate duce la o mică tensiune de eroare la sarcină. Cablarea pentru o conexiune paralelă a două canale (Fig. 3) este mai simplă, deoarece ambele canale furnizează aceeași tensiune.
O alimentare cu mai multe canale este, de asemenea, potrivită pentru alimentarea unui circuit bipolar. Conexiunile sunt similare cu conexiunea în serie a două canale, dar este necesară și o conexiune de la punctul de masă al celor două canale la punctul de masă al DUT bipolar.
Măsurarea exactă a curenților de sarcină
Trebuie măsurat curentul care curge în sarcină? Acest lucru se poate face cu un rezistor de serie introdus în linie. Apoi se folosește un DMM pentru a măsura tensiunea pe acest rezistor. Curentul de sarcină este calculat prin împărțirea tensiunii măsurate la valoarea rezistenței. Alternativ, DMM ar putea fi conectat în serie cu sursa de alimentare și sarcina pentru a măsura curentul de sarcină direct. Cu ambele metode, un instrument suplimentar este integrat în circuit, ceea ce duce la o cădere de tensiune suplimentară. Fie din cauza rezistenței interne a DMM, fie a rezistenței la șunt. Dacă este selectată o sursă de alimentare cu funcție de reluare cu o precizie și o rezoluție suficientă, aceasta poate măsura curentul de încărcare direct fără un rezistor de serie suplimentar sau DMM. Unele surse de alimentare oferă o precizie excelentă de măsurare a curentului de 0,05%. Aceasta corespunde preciziei unui DMM cu 5½ cifre, uneori chiar și cu un DMM cu 6½ cifre. Complexitatea și costurile suplimentare pentru un instrument suplimentar pot fi apoi evitate (Fig. 4).
Minimizarea surselor de interferență interne și externe
Atunci când se furnizează un circuit pentru măsurarea semnalelor mici, cum ar fi un convertor pentru semnale de curent milivolți sau microampere, problemele pot apărea din sursele de interferență. Alimentarea cu energie electrică este ea însăși o sursă de interferență. Această interferență poate fi împărțită în două categorii: modul diferențial și modul de interferență comun. Interferența push-pull este prezentă în paralel cu conexiunile de ieșire ale sursei de alimentare și este generată de circuitul intern al sursei de alimentare. Interferențele în modul comun sunt interferențe cu referire la sol, care apar prin linia de alimentare și capacitățile rătăcite prin transformatorul principal. Prin urmare, sursele de alimentare liniare sunt mai potrivite pentru astfel de aplicații, deoarece interferența push-pull la ieșire este semnificativ mai mică decât la sursele de alimentare cu ceas. Cu toate acestea, sursele de alimentare liniare sunt mai puțin eficiente la conversia puterii și sunt de obicei mai grele și mai mari. Sursele de alimentare comutate oferă o eficiență mai bună și pot găzdui mai multă putere de ieșire într-un dispozitiv mai mic. O sursă de alimentare liniară se caracterizează printr-un nivel de zgomot care este de cinci până la zece ori mai mic ((ah)