Tíz gyakorlati tipp az All-Electronics tápegységek használatához
1. ábra: A Keysight 663xx sorozatú egyenáramú forrásai különféle funkciókat kínálnak a vezeték nélküli és akkumulátorral működő eszközök teszteléséhez, különösen a mobil kommunikációhoz. Keysight
A laboratóriumi tápegységek többnyire egyszerű szerelvények - és általában azok is. További beépített funkciók használata vezérléshez és elemzéshez azonban jelentősen növelheti teljesítményüket. Az alábbi cikk azt írja le, hogy a laboratóriumi tápegységek működési és mérési funkciói hogyan valósíthatók meg hatékonyabban a tesztbeállításokban és a mindennapi használatban.
1. tipp: Javítsa a vezetékveszteségeket négyvezetékes technológiával
Amikor egy tápegység elhagyja a gyárat, annak vezérlő mérési csatlakozásai általában a kimeneti csatlakozókhoz csatlakoznak. Ez korlátozza az áramellátás feszültségszabályozási funkcióit - még nagyon rövid vezetékek esetén is. Minél hosszabbak a vonalak és minél kisebb a vezetékátmérő, annál rosszabb a szabályozás. Ez súlyosbodik, amint relékkel kapcsolják az áramot a terhelésre.
Távérzékeléssel a terhelés négyvezetékes technológiával csatlakozik az áramellátáshoz. Míg a tápellátás kimeneti kapcsai tápvezetékeken keresztül csatlakoznak a terheléshez, az érzékelőkapcsok a tápellátás vezérlő hurokerősítőtől a külön terhelt, árnyékolt, 2 vezetékes vonalon keresztül kapcsolódnak a terheléshez. Ez pontosabb szabályozást tesz lehetővé az elektromos vezetékek végén közvetlenül a terhelésnél, nem pedig a tápegység kimeneti kapcsainál, mert a vezetékveszteségeket a szabályozás kompenzálja.
Kulcsadatok
Számos további integrált vezérlési és elemzési funkció jelentősen megnövelheti az újabb laboratóriumi tápegységek teljesítményét, csökkentheti a külső vezérlő és mérő perifériák költségeit, biztonságosabbá teheti több tápegység összekapcsolását és áram/feszültség profilokat generálhat, és meghatározhatja a teljesítmény paramétereit. Az extra érzék bemenetek segítenek kompenzálni a hosszú tápvezetékeket, a távoli deaktiválás és a túlterhelés kikapcsolása nagyobb biztonságot nyújt, az automatikus tartománybeállítás pedig felgyorsítja a tesztek végrehajtását.
2. tipp: Nagyobb biztonság a távoli deaktiválás és a túlterhelés kikapcsolása révén
A távoli deaktiválás biztonságos módot kínál az áramellátás kikapcsolására bizonyos működési állapotok miatt vagy a rendszerüzemeltetők védelmére, például ha váratlanul kinyitják a vezérlőszekrény ajtaját vagy megnyomnak egy vészleállító gombot.
A megvalósítás történhet a tápellátás távoli gátlásán (RI) keresztül, amely az áramellátás egyik bemenete, amely inaktiválja a kimenetet, amint az RI kapcsolat alacsony szintre húzódik, vagy egy diszkrét hibajelző (diszkrét hibajelző, DFI), amely azonnal jelet ad a tápegység egy felhasználó által definiált hibát észlel. A DFI és RI korlátozás nélkül daisy-láncolhatók, így bármelyik ellátás hibája kikapcsolja a rendszer összes ellátását.
3. tipp: Csökkentse az interferenciát/zajt a kis jelek mérésekor
Könnyebb megakadályozni, hogy a zavarok bekövetkezzenek, ahelyett, hogy utólag szűrnék azokat. Az alacsony interferenciájú tápegység a legjobb módszer a zaj és egyéb mérési zavarok elkerülésére. A kapcsoló tápegységek itt sikeresen használhatók, ha specifikációiknak alacsony a közös üzemmódú áramuk (
2. ábra: A FET programozása a GND ellen gyorsabban lemeríti a támogató kondenzátorokat és gyorsabb feszültségváltozásokat tesz lehetővé. Livingston/Keysight
Ezenkívül figyelembe kell venni a tápegységek és a vizsgált eszköz (DUT) közötti kapcsolatokat. A vezetett interferenciát gyakran a földi hurkok okozzák, amelyeket ki kell küszöbölni, így ideális esetben csak egy földi kapcsolatot vagy egy csillagpontot használnak. A rackekben az egyenáramú elosztási útvonalakat térben el kell választani a földáramokat átvivő többi vonaltól.
A sugárzott interferencia csökkenthető csavart, árnyékolt kábelekkel a kimenethez és a távmérő kábelekhez. A kábelvédőket csak az egyik végén szabad földhöz csatlakoztatni (egyvégű földelés/árnyékolás).
Alacsonyabb közös üzemmódú interferencia érhető el a plusz és mínusz kimenetek impedanciáinak földhöz illesztésével. A DUT impedanciáját a földhöz kell illeszteni plusz és mínusz bemeneténél is.
A DUT-ból érkező feszültségcsúcsokat egy tartalék kondenzátor elnyomhatja a terhelés közelében. Ennek alacsony impedanciával kell rendelkeznie a legmagasabb vizsgálati frekvenciákon.
4. tipp: Növelje a teszt sebességét programozással
3. ábra: A negatív segédforrás hatékonyabb az alacsonyabb kimeneti feszültségű programozásnál, mint a 2. ábrán látható áramkör. Livingston/Keysight
A tápegységek kimeneti kondenzátorai nagyon lassan, kis terhelés nélkül vagy kis mértékben lemerülnek. Ez változó problémával változik, ha változó feszültséggel tesztelnek, mivel a lassú kisülés lassú teszteket is eredményez. Ennek javítása érdekében a tápegységek programozatlan áramkörei biztosítják a kimeneti feszültség gyors csökkentését és ezáltal a kisütési időket.
Kétféle lefelé programozó áramkört használnak: Az első változatban egy FET kerül a kimenetek fölé. Ha a kimeneti feszültség magasabb, mint a beállított érték, akkor a FET aktiválja és kisüti a kimeneti kondenzátort (2. ábra). A FET lefolyóként szolgálhat a tápegység kimeneti áramának 10 és 20% -a közötti áramokhoz. Ez a le programozó áram 0 V körüli értékének enyhe romlását eredményezi. Alternatív megoldásként a le programozót a tápegység pozitív kapcsolata és egy negatív forrás közé helyezik (3. ábra). Ez alacsonyra húzza a kimenetet anélkül, hogy 0V közelében degradációt okozna.
Egyes tápegységek a teljes kimeneti áramukhoz közeli áramot süllyeszthetik el. Ez azt jelenti, hogy programozható forrásként vagy terhelésként használhatók.
5. tipp: Az automatikus rangsorolás leegyszerűsíti a beállítást
4. ábra: Tápegységek automatikus távolságtartással vezérlik a maximális kimenő teljesítményt a jellemző szerint. Livingston/Keysight
Mivel a tesztállványok és állványok helye korlátozott, előnyösek az állítható feszültségű és áramú tápegységek. Ily módon a DC/DC átalakítókat különböző feszültség/áram kombinációk mellett, közel azonos kimenettel tesztelhetjük.
Egy egyszerű egyenáramú tápegység csak statikus kimeneti értéket biztosít, és csak a maximális feszültségpontot (Umax) és az árambeállítást (Imax) kínálja a maximális teljesítményponthoz (Pmax = Umax · Imax). A fejlettebb tápegységek több tartományú kimenettel rendelkeznek, automatikus távolságtartással, hogy számos feszültség/áram kombinációt lefedjenek (4. ábra). Ez szükségtelenné teszi a különböző tápegységek használatát.
6. tipp: Tápegységek párhuzamos vagy soros üzemben
Két vagy több tápegység soros csatlakoztatása magasabb tápfeszültséget tesz lehetővé. Kerülni kell az egyes tápegységek lebegő vagy negatív feszültségének túllépését. Minden tápegységnek önállóan állíthatónak kell lennie, a teljes kimeneti feszültség egyenlő hányadát kell leadnia, és az áramot arra kell korlátoznia, hogy a terhelés biztonságosan elbírja.
Több tápegység párhuzamos csatlakoztatása nagyobb áramokat biztosít - de itt is vannak korlátozások. Az egyik master egységet állandó feszültség üzemmódban (CV), a másik tápegységet állandó áramú üzemmódban (CC) kell működtetni. A kimeneti terhelésnek elegendő áramot kell elvezetnie ahhoz, hogy a CC egységek az aktuális vezérlő üzemmódban maradjanak.
A modern tápegységekben a kimenetek csoportosíthatók, hogy egyetlen kimenetet biztosítsanak nagyobb áramerősséggel és kimenettel.
7. tipp: Teljesítményelemzés tápegység-belső elemző eszközökkel
A dinamikus és impulzusos áramterhelésnek kitett eszközök tápellátásának megadásához meg kell határozni a csúcs- és az átlagos egyenáram-fogyasztást.
Ez egy oszcilloszkóp segítségével történik, amely segítségével a sönt vagy az áramérzékelő figyelhető. Könnyebb és olcsóbb integrált mérési funkcióval ellátott tápegységet használni. Az olyan modellek, mint a Keysight 66300 mobil kommunikációs DC forrás, legfeljebb 4096 adatpontot tárolnak, 15–31 200 s mintavételi intervallummal, és hasonlóan az oszcilloszkópokhoz, a felhasználó által meghatározott küszöbértékek túllépésekor rögzítik az indítás előtti és utáni pufferadatokat.
Az eszközjellemző szoftver olyan egyenáramú forrásokkal működik, amelyek akkumulátor-emulációval rendelkeznek, hogy pontosan teszteljék a cellás, kis hatótávolságú rádió- és vezeték nélküli LAN-hozzáférési eszközök terveit. A teszteket egyszerűsítik az áram dinamikus jellemzése, az adattárolás és a CCDF mérések (Complementary Cumulative Distribution Function).
8. tipp: A bekapcsolási áram jellemzése váltakozó áramú áramforrással/analizátorral
A bekapcsolási fázis alatti bekapcsolási áram jellemzése feltárhatja az alkatrészek terhelését. Ily módon kipróbálhatja, hogy egy termék okoz-e hálózati zavarokat, és így befolyásolja-e más termékeket. Az elemzés a fejlesztőknek is segít kiválasztani a megfelelő biztosítékokat és megszakítókat.
A megfelelő méréshez programozható fázisfunkcióval és kimeneti trigger porttal rendelkező váltóáramú áramforrás, digitális oszcilloszkóp és áramérzékelő szükséges. Fejlett váltakozó áramú áramforrások/analizátorok beépített generátor funkcióval, áramjel digitalizálással, csúcsáram méréssel és szinkronizálással képesek bekapcsolási áram jellemzésére kábelek nélkül és külön műszerek szinkronizálására. Hasonló elemzők is rendelkezésre állnak DC mérésekhez.
9. tipp: Tápegység integrált áramméréssel
A 10 A feletti DUT tápáramok pontos mérése meghaladja a digitális multiméter (DMM) jelenlegi mérési tartományát. Az egyik lehetőség egy külső sönt és a DMM feszültség módjának kiválasztása. A jobb megoldás a tápegység saját maga általi használata. Számos tápegység pontos mérőrendszert kínál, beleértve a söntet is, amely egyetlen paranccsal aktiválható. Körülbelül ± 0,5% (vagy jobb) nagy kimeneti áram pontosságával nyilvánvalóvá válnak az integrált áramméréssel ellátott áramforrások előnyei. Az integrált sönt kevésbé pontos kis áram mérésekor. A többáramú tartomány mérésével ellátott tápegység azonban a legtöbb követelményt kielégíti, és teljes skálán 0,04% + 15 µA pontosságot kínál alacsony áramoknál (100 mA) vagy 0,04% + 160 µA nagyobb áramoknál (3 A).
10. tipp: Generáljon egyenáramú jeleket listamóddal
5. ábra: A generátor funkcióval ellátott tápegységek összetett egyenáramú jelszekvenciákat képesek előállítani több támogatási pont (idő, feszültség) felsorolásából. A fenti időzítési diagram egyszerű tetszőleges feszültségjelet mutat, két ismétléssel. Livingston/Keysight
A tápegység külső vezérlésén keresztül történő DA átalakító vagy tetszőleges jelgenerátor helyett előnyösebb listás üzemmódú tápegységet használni. Ez az üzemmód lehetővé teszi a kimenet változásainak összetett sorrendjét, amelyek gyors és pontos időzítéssel generálhatók, és belül vagy kívül szinkronizálhatók. Komplex egyenáramú jelek generálhatók, köztük impulzusszekvenciák, rámpák, lépcsők (5. ábra), alacsony frekvenciájú szinuszos jelek DC eltolással, tetszőleges feszültség és áram jelek. Miután a parancsok listája el van tárolva a tápegységben, a teljes lista egyetlen paranccsal hajtódik végre. A mintaalkalmazások a PSRR teszt, a jármű indítási profiljának szimulációja és az impulzus kiesések generálása.