Fontos szempontok a teljes elektronikai tápegység kiválasztásakor
A tápegység burkolata például megmutatja, hogy képes-e leadni a megfelelő feszültséget az adott feszültség- és áramparaméterekhez. Ha az áramellátást pontos feszültségforrásként használják az áramkör tesztelésére a teljes üzemi feszültségtartományon belül, vagy kalibrációs forrásként, akkor biztosítani kell, hogy a feszültségforrás megadott pontosságát a tesztobjektum (DUT) bemeneténél elérjék. A nagyon kicsi jeleket generáló vagy mérő áramkörök fejlesztéséhez, jellemzéséhez és teszteléséhez ki kell választani a tápegység megfelelő tervezési topológiáját, és meg kell vizsgálni az interferencia viselkedését. Csak így biztosíthatjuk, hogy az áramellátás ne zavarja az áramkör működését. Az ilyen alkalmazásokhoz alaposabban meg kell vizsgálni a tápegység tulajdonságait.
A legfontosabb pont: a szükséges feszültség és áramerősség
Maximális kimeneti pontosság
Ha a terhelés alatti feszültség pontos szabályozása kritikus a kutatási kísérletek, az alkatrészek jellemzése vagy a gyártás tesztelése szempontjából, akkor gondosan mérlegelni kell a tápegység kimeneti pontosságát és a visszaolvasási funkciót. A pontosság azonban befolyásolható, ha az áramellátás csak a kimeneti kapcsokon méri a feszültséget. Jobb a visszajelzés közvetlenül a tesztobjektumról. Ez azt jelenti, hogy a tápegységnek rendelkeznie kell megfelelő mérőbemenetekkel (távérzékelés), amelyek a DUT feszültség-betáplálási pontjához vannak csatlakoztatva. Ez lehetővé teszi a tesztobjektumon ténylegesen jelenlévő feszültség mérését, és az áramellátás könnyen kompenzálni tudja az összekötő vezetékek feszültségesését (1. ábra). Többcsatornás tápegység esetén minden csatornának rendelkeznie kell ilyen funkcióval.
Ránézésre
Bár a tápegységek csak egyfunkciós műszerek, mégis nagyon ajánlatos alaposan megvizsgálni a tápegység képességeit és funkcióit. Csak így biztosíthatjuk, hogy az áram- és feszültségigények is teljesüljenek. Az áramellátó burkolat megmutatja, hogy az eszköz rendelkezik-e a szükséges kapacitással. A maximális pontosság eléréséhez távérzékelési funkcióra van szükség, és a mérési pontosságnak elegendőnek kell lennie. Ezenkívül ismerni kell a tápegység tervezési topológiáját (lineáris vagy órás) és az interferencia viselkedését. Megfelelő mérési módszerek alkalmazásával az áramellátás teljes mértékben kihasználható. A megfelelő előkészítés biztosítja, hogy az alkalmazott tápegység azonos kaliberű legyen, mint a többi mérési beállítás.
Függetlenül attól, hogy a tápegység kimenete mennyire pontos, nincs garancia arra, hogy a beprogramozott kimeneti feszültség megegyezik a terhelés feszültségével. Ennek oka, hogy az áramellátás általában csak a kimeneti kapcsain szabályozza a feszültséget. A feszültséget azonban a vizsgálati objektumon kell szabályozni, és nem a tápegység kimenetén. Az áramellátás és a terhelés olyan vezetékeken keresztül csatlakozik, amelyek RLead ellenállással rendelkeznek. Ez függ a vonalak hosszától, a vezető anyag vezetőképességétől és a vonalak geometriájától. Távérzékelés nélkül a következő feszültség keletkezik a terhelésen: VLoad = VPprogramozott - 2 * VLead = VPprogramozott - 2 * ILoad * RLead. Ha a terheléshez nagy áramra van szükség, akkor a VLead feszültségesés a nagy kimeneti ILoad miatt néhány tized volt lehet. Ez különösen igaz, ha a tápvezetékek hosszúak, mint az automatikus tesztrendszerekben. A terhelésnél a feszültség könnyen 80–160 mV-val alacsonyabb lehet, mint a szükséges feszültség (2–4 A esetén 1,5 m hosszú, 0,013 Ω/m vezetéknél).
A távérzékelési módszer megoldja a vonalak feszültségesésének problémáját azáltal, hogy az áramellátás visszacsatoló körét kiterjeszti a terhelés bemenetére. A tápegység két mérővezetéke csatlakozik a terhelés bemenetéhez. Ezek az érzékelő vonalak feszültségmérő vezetékek, amelyek nagy ellenállású mérőáramkörhöz vannak csatlakoztatva a tápegységben. A nagy bemeneti ellenállás miatt az érzékelési vonalakban a feszültségesés elhanyagolható. A feszültségmérő áramkör tehát az áramellátás vezérlésének része. A terhelésre ténylegesen alkalmazott feszültséget az érzékelő vonalakon keresztül visszajuttatják az áramellátáshoz. Az áramellátás növelheti a kimeneti VOut feszültséget és kompenzálja a tápvezetékek feszültségesését, amíg az alábbiak érvényesek: VLoad = VPprogramozott. Távérzékeléssel az áramellátás pontossága eléri a terhelést is.
Potenciálmentes csatornák
A többcsatornás tápegységeknél figyelembe kell venni, hogy ezeknek potenciálmentes csatornákkal kell rendelkezniük. A potenciálmentes csatornák kínálják a legnagyobb rugalmasságot a feszültség és az áram kapacitás bővítéséhez. Lebegő csatornákkal két azonos csatorna vagy sorba kapcsolható a kimeneti feszültség megduplázásához, vagy párhuzamosan a kimeneti áram megduplázásához. Annak biztosítása érdekében, hogy a programozott feszültség valóban eléri a terhelést, minden csatornához rendelkezésre kell állnia egy távérzékelési funkciónak. Ez bonyolultabbá teszi a huzalozást, de nem csak kompenzálja a terhelés teljes feszültségének pontosságát.
Ha a kimenet feszültségének vagy áramerősségének növelése érdekében több csatornát sorba vagy párhuzamosan csatlakoztatnak, akkor biztosítani kell a távérzékelő kapcsolatok megfelelő konfigurálását. Az egyes érzékelő vonalak csak az adott csatorna feszültségét figyelhetik meg. Ha a csatornákat sorba kötik a feszültség növelése érdekében, akkor az érzékelő vezetékeket össze kell kötni a DUT és a két csatorna közös pontja között (2. ábra). Ez biztosítja, hogy az érzékelő vonalak csak a társított csatorna kimenetét figyeljék, és hogy a terhelésen lévő teljes feszültség megfelel a kimeneti vezeték feszültségesése miatti veszteség nélküli programozott feszültség összegének. A földvezetékeknek ugyanabban a földpontban kell összefogniuk, hogy elkerüljék az érzékelő vonalak közötti alacsony feszültségkülönbséget. Ellenkező esetben ez kis hibafeszültséghez vezethet a terhelésen. Két csatorna párhuzamos csatlakoztatásának huzalozása (3. ábra) egyszerűbb, mivel mindkét csatorna ugyanazt a feszültséget szolgáltatja.
A többcsatornás tápegység egy bipoláris áramkör ellátására is alkalmas. A csatlakozások hasonlóak két csatorna soros csatlakozásához, de szükség van a két csatorna földpontjától a bipoláris DUT földpontjához való csatlakozásra is.
A terhelési áramok pontos mérése
Meg kell-e mérni a terhelésbe áramló áramot? Ezt a sorba helyezett soros ellenállással lehet megtenni. Ezután egy DMM-et használnak az ellenállás feszültségének mérésére. A terhelési áram kiszámításához a mért feszültséget el kell osztani az ellenállás értékével. Alternatív megoldásként a DMM sorosan csatlakoztatható az áramellátáshoz és a terheléshez a terhelés áramának közvetlen mérése érdekében. Mindkét módszerrel egy másik műszert integrálnak az áramkörbe, ami további feszültségesést eredményez. Vagy a DMM belső ellenállása miatt, vagy a söntellenállás miatt. Ha megfelelő pontossággal és felbontással rendelkező visszajátszási funkcióval ellátott tápegységet választanak, akkor közvetlenül egy külön soros ellenállás vagy DMM nélkül mérheti a terhelési áramot. Néhány tápegység kiváló, 0,05 százalékos árammérési pontosságot kínál. Ez megfelel egy 5½ jegyű DMM, néha egy 6½ jegyű DMM pontosságának. Ezután elkerülhető egy további műszer további bonyolultsága és költségei (4. ábra).
A belső és külső interferenciaforrások minimalizálása
Ha kis jelek mérésére szolgáló áramkört, például átalakítót millivoltos vagy mikroamperes áramjelekhez szolgáltatunk, problémák adódhatnak interferenciaforrásokból. A tápegység maga is interferenciaforrás. Ez az interferencia két kategóriába sorolható: differenciál módú és közös módú interferencia. A push-pull interferencia a tápegység kimeneti csatlakozásaival párhuzamosan van jelen, és a tápegység belső áramköre generálja. A közös üzemmódú interferenciák a földhöz viszonyított interferenciák, amelyek az elektromos vezetéken és a kimenő kapacitásokon keresztül keletkeznek a fő transzformátoron keresztül. A lineáris tápegységek ezért általában alkalmasabbak ilyen alkalmazásokhoz, mivel a kimeneten a push-pull interferencia lényegesen kisebb, mint az órás tápegységeknél. A lineáris tápegységek azonban kevésbé hatékonyak az áramátalakításban, általában nehezebbek és nagyobbak. A kapcsolt tápegységek jobb hatékonyságot kínálnak, és nagyobb kimeneti teljesítményt képesek elhelyezni egy kisebb eszközben. A lineáris tápegységet öt-tízszer alacsonyabb zajszint jellemzi ((ah)