电源和电子负载基础

Step 3 选择合适的电源特性
• 对特定的DUT, 电源的什么特性对测试是重要的? • 只需要简单的特性吗? • 是否考虑过通常被忽略或误解的特性 • 要考虑更多的可提供的相关材料
• 关键的决定 • 仅仅需要一个基础的电源还是一个高性能的直流电源?
Step 4 电源的保护特性
• 在应用中, 需要什么样的针对DUT的保护特性?
五、快速上编程和快速下编程－－上编程
• 对需要多路供电的系统, 上电时间和顺序回影响到系统的正常启动. • 具有快速上编程的电源能够更快地建立起稳定的设定电压
T1 VAC
T5 ~
PS_ON# ~
~ O/Ps
T2
T3
~
PWR_OK
T4
T6
五、快速上编程和快速下编程－－下编程
• 输出电压能够迅速从一个高位降到低位 • 电源可以提供一个阱电流来加速DUT 的“放电” • 阱电流特性可以在充电器的测试中仿真一个电池的充电饱和状态
Both Normal Mode & Common Mode
二、输出噪声（5）： RFI 噪声源
• 部分解决方案
• 安捷伦的电源产品有内部电流修正, 能降低高速开关瞬态和控制共模电流
二、输出噪声（6）：消除噪声源
• 从选用一台低噪声的电源开始
• 这要比加入一个滤波电路去处噪声的方法简单得多
• 特别注意连接方式以避免在连接线中的感应电压
• 为什么很重要?
• 会直接影响到DUT电流消耗的精度, 或造成DUT其他参数测量的错误 • 可能会引起电路工作的故障, 如在数字电路中会产生毛刺
二、输出噪声（2）：周期性的随机偏差
噪声的峰-峰值: 最高幅度和 最低幅度之间的差
基于噪声包含能量的有效值或平均有效幅度
二、输出噪声（3）：常模噪声和共模噪声
六、产能 被测件通常需要考虑
• 需要测试的产品的量 • 所需的电源/负载的数量
• 电源之间或与地之间绝缘的要求 • 能容忍的遗漏率 • 对不同测试, 电压/电流的大小 • 在测量过程中是否需要设置多个电压? • 对电压精度的要求 • 会直接增加设置时间 • 是否需要过压保护? • 是否要求测量电压和电流?
3.6V 足瞬态压降的需求
3.0V
五、快速上编程和快速下编程
• 什么是快速上下编程? • 快速上编程: 表征电源能够迅速将电压上升到设定值的能力 • 快速下编程: 表征电源能够迅速将电压下降到设定值的能力 • 通常表示为电流或电压状态转换所需要的时间
• 对测试的影响 • 被测电路的正常启动和关闭 • 整个自动测试系统中的测试速度
• 过压保护(OVP); 触发一个中断? • 过流保护 (OCP); 自动关机? • 过温保护; 周围的环境温度会是多少
• 如果DUT发生故障
• 需要立即关闭多个输出吗? • 打开从电源连接到DUT的继电器?
V
Power +
DUT
Supply Irev
I
六、产能
• 什么是产能? • 生成线能每小时能完成的测试量; 是评估生产效率的标准 • 可能包括很多与电源不相关的因素 • 可能会包括: 测试, 校准和产品返修
• 对测试的影响 • 测试的产量通常比测试系统费用的本身更为重要 • 测试速度和质量/精度往往是矛盾的 • 会对最终产品的价格产生一些影响 • 会明显影响将来服务和支持的成本
瞬态电压过冲通常不被表怔, 由于该参数很大程度上取 决与负载. 在负载, 电源及导线共同影响下, 过冲电压 可能会达到1-4V
四、瞬态响应（5） 负载在大动态范围内快速变化
• 如果负载的工作电流波型为突
4.1V
波的形状, 电源一旦没有足够的
响应速度, 就有可能无法在DUT
端维持编程设定的电压
• 电源电压的瞬态响应会引起测
• 利用大线径的导线尽量降低线上的电压降
三、远端感应（5）：电压降的影响
• 在导线上的最大允许电压降
• 在电源数据指标中检查相关数据, 可以看到每台电源允许的最大电压降, 这就是远 端感应可以进行电压调整的最大值
• 超出了最大电压降, 将回引起调整能力的下降 • 一些安捷伦电源的共同特性
三、远端感应（6） 最好的方法: 最大程度上降低连接阻抗
• 电源与DUT之间的连接线使用双绞线并加以屏蔽 • 注意AC供电的布线, 尽量与电源和DC布线离开一定的距离 • 要考虑接地连接, 使用单端接地
三、DC 电源的远端感应特性（1）
• 什么是远端感应? • 连接负载和电源输出的方法, 可以对电源的调整和编程精度产 生影响 • 远端感应在DUT端直接监测输出电压, 而不是在电源输出端
• 共模电流会流经负载阻抗, 看上去等同一个附加的常模输出噪声在 一些典型的应用中, 使用开关电源将使测量很难正常进行
二、输出噪声（4）：共模电流
• 在DUT 的输入端增加一个滤波电容不是减少共模电流的有效方法 • 平衡每个输出端与地之间的阻抗, 并且仔细连接DUT和电源, 可以最大程度
地减小问题 • 最好的方法是选择具备非常低的共模电流指标的电源产品
三、远端感应（3）
利用远端感应DUT输入端的电压(而不是输出端口的电压), 以调整输 出端的电压, 保证DUT输入端的电压精确达到设定值
三、远端感应（4）：应用
• 正确连接远端传感
• 正确连接感应线 (+S to +; -S to -) • 检查在电源背板上的转换开关, 将其设定在开关 “Remote” • 注意, 大多数在前面板输出的电源没有远端感应能力 • 如果输出端与DUT之间通过继电器或开关连接, 负载线和感应线应该分开连接
Rwiring
Iload +Vload
Device
C
Under
Test
-Vsource
Rwiring
• 使自动测试系统的速度下降
• 降低电流的测量精度
• 占用测试夹具的内部空间
-Vload
四、瞬态响应（7） 快速响应电源的特性
5.9V
4.1V 结果: 使用具备快速响应能力 的电源, 可以在不加入 电容的情况下也能够满
电源和电子负载基础
Content
• 直流电源 • 理解直流电源基本指标 • 直流电源重要特性以及在测试中的应用 • 如何选择直流电源 • 安捷伦公司的电源产品系列 • 最新电源产品 N6700介绍
• 电子负载 • 电子负载 • 安捷伦公司的电子负载产品系列及应用
• 交流电源
电源
直流电源
YOU
Part A 直流电源基本指标
• 为什么很重要? • 很长的导线以及在系统连接上的继电器和开关等均有明显的电 阻存在, 电压的调整也会使输出的电压降低 • 在一些测试中, 引线的电阻引起的过多的电压降, 能使DUT出现 故障, 甚至回导致系统关机
三、远端感应（2）：本地感应
在通常情况下, 我们使用台式电源的时候, 电源的本地感应线 是短路连接的
量的问题, 也回引起一些DUT测
3.6V
量的自动关机
3.0V
• 例如, 在数字蜂窝电话的通 话模式的测量过程中
四、瞬态响应（6） 通常的应对措施: 加入一个大电容
• 这种方法会有帮助, 但也会造成一些负面的影响, 因此不时理想的方法
Power Supply
+Vsource +Sense -Sense
50V A
Autoranging Power Curve
10V B
1A
5A
二、输出噪声（1）
• 什么是输出噪声
• 在直流电源的输出中夹杂的交流成分, 从而使输出偏离了我们所希望的电 压和电流
• 通常将该交流成分定义在一个特定的带宽范围内 (20Hz – 20MHz) • 表征为常模（差模）噪声或共模噪声
• 什么是瞬态响应? • 当负载的电流发生瞬间的变化时, 电源对此变化的快速响应的能力 • 表征为纯电阻条件小的恒压模式 • 典型表征为电流变化 50% 时的电压恢复时间
• 对测试的影响 • 能够影响DUT工作电流的测量精度, 或使其它指标测量的错误 • 对时间相关的测量产生消极影响 • 人为降低DUT对瞬间工作电流的需求
• 仔细检查相关的技术参数, 特别是最大共模电流的指标 • 绝大多数安捷伦的电源产品的共模电流均小于20mA
二、输出噪声（5）： RFI 噪声源
• 很多意想不到的因素都会产生噪声问题 • 开关和直流连线, 电源以及它们的连接线能产生传导和辐射噪声源 • 特别注意连接方式, 这可以最大程度的减少这些问题
Voltage
Current
Power Supply
DC Line
DUT
Part B 直流Baidu Nhomakorabea源的特性
一、工作范围 二、输出噪声 三、远端感应 四、瞬态响应 五、快速上编程 / 快速下编程 六、产能 七、模拟编程
一、直流电源的工作范围—输出特性
• 按照输出特性分为三种： 1. 矩型电源 2. 双矩型电源 – 工作区域有所扩大
四、瞬态响应（2） 一个理想的电池
ΔV= I(L) x R(int)
四、瞬态响应（3） 实际电源的响应
• 一个实际的电源的瞬态响应
四、瞬态响应（4） 瞬态响应的相关指标
电源电压 瞬态电压跌落
瞬态电压过冲
50mV
电源负载调整率
100μs
典型指标: 负载变化50%时, 电压在小于100 μs
将电压恢复到设定值的50mV范围之内
• 首先, 我对电源尺寸和功率的要求 • 需要的功率
• 需要更多的富余量吗? 是选择合适的功率还是加上一些余量 • 不要选用过多的剩余功率, 因为会牺牲其他的性能
• 是纯阻性的, 还是感性的或容性的?
• 负载的特性会影响电压编程的响应时间
• AC 输入的要求
• 115/230V 单相还是 3 相? 需要多大的电流?
• 重要的是, 电源和电源之间的差距是非常大的
Step 1 是选择线性电源还是开关电源
• 线性电源 • 尺寸大 • 低输出噪声 • 更快的响应速度 • 功率较小 (<6KW) • 单位输出功率价格较高
• 开关电源 • 输出噪声会比较高 • 响应速度比较慢 • 价格/功率 较低 • 功率大
Step 2选择合适的电源功率
• 编程分辨率: • 编程精度: • 回读精度: • 源调整率: • 负载调整率:
可设置的 V 或 I 的最小步进 设置的 V 或 I 与实际值的差别 电源本身测量的 V 或 I 与实际值的差别 当交流源电压发生变化时,电源输出 V 或 I 的变化 当负载改变时, 电源输出 V 或 I 的变化
Ac Line
六、产能 在选择电源时需要考虑因素
• 电源响应速度
• 指令处理时间: t0 - t1 • 电压上升时间: t1 – t2 • 电压建立稳定时间: t2- t3
• 快速下编程能力可以降低电压回到 V0的时间
• 选用适当功率的电源通常有更快的 动态速度
六、产能 关于动态速度
• 电源随着功率的增大速度会变慢 • 线性电源的动态速度通常比开关电源更快 • 不同的电源对指令的处理时间会有很大的差距 • 在表征动态特性时, 通常假定电源接有一个负载
I
I
V
矩型电源
V 双矩型电源
一、直流电源的工作范围—输出特性
3. 自动量程电源
• 在电压和电流的输出范围内可以获得最大的 功率输出能力
• 一个电源可以取代多个电源
• 应用
• DUT 工作在非常宽的电压范围内 高电压 /低电流, 低电压/高电流
• 在自动测试系统中, 用于测试多种不同的 在自动测试系统中, 通常选用的电源需要 有一定的余量, 因为在通常情况下很难预 料到将来可能出现的各种测试要求
常模(差模)噪声: 在 +/- 两端测试的结果 共模噪声: 在+端和-端对地 测量的结果
二、输出噪声（4）：共模电流
• 对于所有的电源
• 共模电流会从每个输出端流入接地端 • 如果DUT 是浮地的, 同时从每个输出端到地的阻抗是相同的, 共模
电流的净影响将会是0. 但这种情况是极少发生的
• 很多开关电源会产生很大的共模电流
• 最大降低连接阻抗的四步
• 利用大的线径的双绞线 • 减少电源和DUT之间的距离 • 减少继电器/连接器的使用 • .减少与继电器/连接器的接触电阻, 要考虑长期工作后系统阻抗的变化 • 对于动态的负载要考虑瞬态响应的问题
• 在系统中加入适当的旁路电容 • 考虑使用瞬态响应更快的电源
四、瞬态响应
• 电压的变化速度很大程度上取决与复杂的特性 • 到被测件的引线长度会降低动态特性
七、电源的模拟编程
• 应用 • “实时” 的功率放大器
Part C 选择电源应遵循的流程
• 当您需要选用一台电源的时候 • 首先需要考虑您的项目对直流电源的需求
• 如何选择电源 • 功率的需求 • 性能指标的需求 • 保护特性 • 封装密度 • 价格