如何为自动化测试系统选择合适的直流电源
11:44:13&&&来源:eechina &&
用于测试电路板、模块或设备的每个自动化测试系统都需要一个或多个直流电源，用于给待测设备提供电源并提供测试激励。在有些情况下，电源不仅要向待测设备提供电源，而且要通过模拟工作环境提供测试激励源。举例来说，虽然大多数汽车电子设备工作在标称12VDC，但最大输入电压可能高达27VDC。正因为如此，一些汽车标准要求对12VDC器件进行高达27VDC的极限测试。诸如此类的必要性决定了电源要求。下面让我们看看在为自动化测试系统选择电源时需要考虑的常用电源规范有哪些？
线性电源还是开关电源？
在购买直流电源时首先要做出的决定是选择线性电源还是开关电源。线性电源具有较低的纹波和噪声，并且具有快速的瞬态行为。但它们效率低，会产生大量热量，而且很重。因此大多数工程师发现只是在较低输出功率电平(一般500W以下)时比较合意。大多数线性直流电源是台式电源。
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图1:基本线性电源。
对线性台式电源来说，一个非常适合的应用是测试通信设备，比如无线电或移动电话或雷达系统的解调模块。这些设备具有非常灵敏的鉴频器或解调器电路，这些电路在低噪声系数下才能发挥理想的性能。为了测试这些单元的真实性能，我们需要确保直流电源不会给测试装置增加任何寄生噪声。由于线性电源具有比开关电源更低的输出纹波和噪声，因此它们是这类应用的较好选择。
当功率要求较低时，线性电源也是个很好的选择。开关电源的主要好处只能在较高输出功率电平才能表现出来。因此，在每个直流输出通道的功率要求不超过100W至200W的应用中使用线性直流电源比较划算。
从这一点来看，考虑系统中所有直流通道的总输出功率非常重要。如果系统中有4个或4个以下的通道，而且功率要求比较低，那么比较明智的选择是以19英寸机架安装套件形式提供的4个线性电源。
如果系统要求更多的输出通道，或更高的输出功率，那么使用开关电源是更好的选择。开关电源可以提供比线性电源更高的功率密度。通过使用开关电源，你可以拥有12VDC输出，并能以相同的机架安装结构提供高达4000W的功率。开关电源要比线性电源更容易控制，而每通道的成本差不多。
即使在要求低纹波和噪声输出的应用中，开关电源也不只是更有效率。最近功率电子领域中的发展(如零开关)，极大地改进了开关电源的纹波和噪声性能。当你同样认为开关电源比线性电源更加灵活、并且能够提供更高的功率密度时，那么它们将成为除少数应用外几乎所有应用的首选。
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图2：线性电源与开关电源的噪声谱。
瞬态响应是衡量电源应对电流需求变化或负载阻抗变化能力的一个指标。对许多应用来说这是一个很重要的指标。
当输出电流需求在一个很短的时间内显著增加或减少时，输出电压也可能发生显著的下降或上升。电源内部电压控制环路试图将输出保持在设定电压值，但响应不是立即发生的。
为了得到更快的瞬态响应，有时不得不勉强接受更大的纹波和噪声。在可编程电源内部，需要在内部电压控制环路和输出滤波器之间进行折衷。大的输出滤波器可以限制纹波和噪声，但会使电源更慢地响应快速变化的负载。非常快的内部电压控制环路虽然可以缩短瞬态响应时间，但可能造成上冲或下冲，进而可能损坏待测设备(DUT)。
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如何选择直流电源
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发布者：pengfeng
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如何选择直流电源
人们在进行电器电路模块设计或给新产品定型时，极少认真考虑配套电源的选择，直到发现问题出在电源部分，才重新评估这个问题。为了对人们有所帮助，本文叙述了直流电源的参数定义以及对待测单元（UUT）或其它电路系统的潜在影响。一、选择电源的基本依据电压和电流范围，这是两个最容易确定的指标，只要根据电路的功耗计算出即可。不过若仅用单一的直流电压给UUT供电时，应考虑测试UUT的高、低供电电压极值。大多数固定电源允许输出电压±10％的范围内变化，如果这还不能满足电路要求，可选用输出可调的或允许更大变化范围的电源。如果用该电源给组合式装置供电，则装置所需最大的电流的75％到90％由一个电源提供，不够部分可并接两个或更多电源。为半固定检测试验台供电的电源，必须具有检测试验台所需电流的至少125％的容量。
1.工作模式几乎所有的直流电源都工作在恒压源模式，也就是说在整个电流变化范围内输出电压可保持不变。也有一批电源还可以在一定范围内工作在值流源模式。电源输出的变化范围不驻受限于电源本身的电压或电流输出能力，而且还与电源工作状态有关，在自适应模式，电源可在容量不变的前提下自动调整电压或电流的输出范围。有少数电源还起电子设备负载的作用，在这种模式下，此电源可用来测试别的恒压或恒流源。
2.响应时间当电源能够远程摇控或电源是作为测试系统的一部分时，那么从发出控制命令到电源输出稳定到希望值的延迟时间就是一个非常重要的因素（例如，打开或改变电压）。响应时间从几毫秒到几十毫秒不等。少量的电源可有超过IV／us的快速转换率。这些电源可用于制造大功率的任意波形发生器。
3.分辨率技术参数限定的输出电压或电流的最小可调增量。有些电源在整个输出范围内具有相同的分辨率，而有些在不同的输出范围内分辨率各不相同。
二、电源的精度、扩展和安全性
1.遥感特性为了能精确地控制负载上的电压或电流值，可通过一个独立的传感通道将电路的任何变化反馈回稳压电路，这样就可校正UUT与电源之间的任何电压下降的变化。
2.可程控性有些电源通过改变直流电压或电阻值使电源输出具有可程控性。在某些应用中，借助IEEE488或RS――232接口从设定好的程序中选择不同的测试方案或不同的输出电压值。有部分电源还具有设置存储能力，输出的改变可通过程控或步进操作来完成。
3.并联或串联工作当一个电源不能满足所需的电压或电流范围时，可将两个或多个电源（或将同一电源的不同输出）并联或串联起来使用。在这种工作模式下，各电源模块间的稳压和控制电路之间的联系仍然存在，只不过一个电源作为主控方另一个电源作为受控方使用。
4.过载保护因为一个电源要供给不同的电路使用，这些电路的电流的流量可能是未知的，为了避免对电源的损坏，需设置保护电路的范围。几乎所有的电源都具有以下特点：在超出输出范围时，要么输出保持在最大输出值，要么就自行关闭电源。某些程控电源除可用程序设定输出范围外，还能自动设置电源稳定输出的类型。也就是说，当外电路需要的电压或电流超过设置极限时，电源可自动地由恒压源变成恒流源或由值流源变成恒压源。为电源加上保护二极管可以防止误接外接电源的极性造成的损坏。热传感器也可用于防止由于电源持续工作在过载状态或冷却无效而烧坏电源。
三、电源内部潜在的造成损害的根源
1.脉动与噪声理想的直流电源应提供纯净的直流，然而总有一些干扰存在，比如在开关电源（SMPS）输出端口叠加的脉动电流和高频振荡。这两种干扰再加上电源本身产生的尖峰噪声使电源出现断续和随意的漂移（PARD）。电源输出中允许的PARD总量受UUT的回声灵敏度的影响非常大，如果测试电路含有高增益放大器，任何在放大器带定范围内的PARD都将被放大。如果PARD的量值较大，又没在特殊的滤波器提供给初级放大器，那么整个测试结果将是不准确的。对线性电源，脉动是最一般的表现形式，大小可由均方根电压值或均方根占输出电压的百分比Vrms/Vout表示。对开关电源，VPP表示方法更准确些。然而线性开关电源生产商一般会给出有效值和峰一峰差值这两个值或者其中的任意一个。
2.稳定度当线电压或负载电流变化肘，直流电源的输出电压也会有所起伏。稳压程度由稳压电路的参数决定，参数是指滤波电容的容量和能量释放的速率。如果给电源供电的一个相对恒定的电源，那么只需基本的负载稳压。稳定度的大小一般定义为空载或满载时输出电压的百分比，或电压的变化值。
3.内部阻抗相对较大的电源内阻对负载来讲有两点不利，首先是不利于负载稳压电路工作，更为不利的是负载电流的任何变化都会导致直流电源输出的起伏，这种起伏对测试结果的影响同脉冲与噪声对测试结果造成的影响完全相同。
4.电源瞬态响应或恢复电源瞬态响应和恢复时间的大小表明输出负载突然变化时，电源稳压电路恢复正常电压能力的大小。有两种参数来标定电源瞬态响应和恢复：一是当负载突然发生变化时输出的偏离值；二是输出恢复到原来值所用的时间。为统一起见，一般在负载变化10％时，用输出偏离峰值电压的毫优数标定输出偏离量，用输出恢复到正常值所用毫伏数标定恢复时间。另有一些生产厂商，用更大的负载电流变化测定恢复时间。比如用输出电流变化的50%到100％时所用的恢复正常值的时间。
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如何选择合适的直流屏
如何选择合适的
90年代以来，美国、德国等西方国家新建电厂和变电站已全部采用开关电源，其蓄电池也由原来的镉镍电池改用铅酸免维护蓄电池，由于新的断路器（真空开关或弹簧储能式）的采用，合闸电流大幅减少，双母线也逐步用单母线取代。
&&&&高频开关电源以其体积小、重量轻、效率高、输出纹波小、模块叠加、N+1热备份设计，及便于计算机管理等优点，迎合了现代电源的潮流。在计算机、航天、通信、仪器仪表方面，开关电源已得到广泛应用。近年来，国内用的电源已逐步由开关电源取代相控电源。
&&& 随着高频开关电源在我国电力系统的日益普及，越来越多的变电站（所）发电厂的常规被高频开关电源所取代。这一发展趋势使直流电源设备市场上出现了众多厂家。那么，如何选择你所需要的直流电源屏？
1.所选设备是否适用
&&& 许多人在选择高频直流电源装置时，常有这样的认识，即技术等级越高越好，价格越贵越好，其实并非如此。任何产品从试制到完善成熟都有一个过程，这其中需要用户对实际运行中出现的问题反馈给厂家以不断地改进，并且高频开关电源原理已经很成熟，大部分厂家都采用经典电路。因此你选择的装置最好是该厂家有一年以上稳定运行经验的产品。另一方面要考虑自己（变）电站的技术要求适配性，如我国大部分农村（变）电站不具备无人值班的条件，就没有必要选择四遥功能齐全的装置，如考虑以后可能的联网，实现通讯的要求，则订货时可要求保留通讯接口，以便于今后的改造。其次电池选择也很重要，电池分为防酸式、密封式、全密封式，现一般选择全密封式。
2.设备的抗干扰性及可靠性
&&& 随着科技的日新月异，近年来，微机技术新成果在电站综合自动化装置中得到广泛采用，使其自动化程度大大提高。但是电力系统最首要、最根本的要求乃是设备的安全性、可靠性。为此，在选择直流电源装置时，应特别注意其抗干扰性的主要措施。如充电机和中央控制器的抗高频干扰性能如何，系统的抗雷击及系统接地的可靠性如何等等都是必须要严格考核的。高频开关电源都采用微机控制，如有的厂家采用工控机，有的采用可编程控制器，有的采用单片机，而计算机技术发展很快，因此常常出现的情况是：代表当年最先进技术生产的产品却缺少必要的运行时间，其可靠性如何就是一个疑问。
3.操作维护是否简单方便
&&& 用户在采用高频开关电源肯定其先进性能时，还应重点考虑其操作是否简单易学，维护是否方便，因此中央控制器的控制软件不论如何先进如何复杂，都应使其界面直观，操作简单、方便。在出现故障时其显示屏、显示器件能自动显示故障性质、发生时间、发生位置等主要参数，有较强的自检功能，以便于用户进行维护。所以在选择直流电源屏时要注意观察厂家的软件显示，并结合自身今后运行维护的实际情况，考察其中中央控制器的操作、显示否简单、直观。
4.直流屏核心部件生产厂家的实力和发展可持续性
&&& 目前成套企业大多采用直流屏核心部件专业生产厂商的产品进行成套组屏,这也是现代工业专业化分工的要求。直流屏核心部件的可靠性90%以上决定了整机系统的可靠性，高质量的直流屏核心部件（包括、监控单元、绝缘监测仪、电池巡检仪等）制造需要厂家在研究开发、供应链管理、工艺工程、质量体系等各个环节具有很高的综合实力，同时需要较高的技术、资金、精密试验生产设备、良好工艺条件等多种资源的保障。近几年生产直流屏充电模块等部件的厂家众多，鱼龙混杂，质量参差不齐，有的故障率远远超过行业要求，大大增加了终端用户的使用维护成本。有些企业根本不具备在直流屏部件领域可持续发展的实力，有很多只存续了1到2年就倒闭或转行，以致网上有些直流屏整机系统出现核心部件质量问题后无法得到维修保障，使用单位不得已在很短的时间内进行直流屏系统更换，大大增加了投资成本。
5.直流屏是否具备对蓄电池完善的管理功能
&&& 为各类断路器操作机构和二次回路提供高质量的直流电源,同时对配套的蓄电池进行智能管理,包括对电池进行自动均浮充管理、限流充电管理、温度补偿、电池核容测试、完成对电池的均充保护等。良好的蓄电池管理功能可大幅度提高蓄电池的使用寿命。当前蓄电池投资成本基本占到整个直流系统一半左右，直流屏充电柜、馈电柜的使用周期一般都超过十年，假如蓄电池智能管理功能弱导致蓄电池使用寿命缩短，会加大用户直流系统使用周期内蓄电池采购成本。目前市场上有一些厂家的直流屏监控单元蓄电池管理功能不完善，甚至有的劣质产品仅有蓄电池的浮充和基本参数显示功能。因此终端用户在选择直流屏时一定要严格按照蓄电池管理技术规范，尽量在开通验收时全面测试蓄电池管理功能。
6.价格是否合理
&&& 合理的价格是大多数用户必须要考虑的因素之一。很多用户在考虑直流电源屏时，常对同一类型设备不同厂家价格差异过大感到不解，其实这是由几个原因造成的：其一，高频开关模块的造价不同，有的厂家的高频开关模块是采用进口元件，其模块的成本较高，而有的厂家的高频开关模块是采用国产元件，其成本较低。其二，中央控制器的造价不同，有的厂家的中央控制器是采用可编程控制器（PLC），这是现在大多数厂家所采用的，而可编程控制器的生产厂家也不同，其中国产的品牌价格较低，原装进口的价格较高。其三，不同厂所用的模块输出电流大小不一样，如模块的输出电流小，配的模块数多。
7.售后服务
售后服务的好坏直接影响用户选择产品的决心，也最终决定了制造厂家的销售市场。对此，一些厂家在前期市场看好的条件下，忽略售后服务，最终导致企业形象下降、市场萎缩，有着深刻的教训。因为高频直流电源屏属于高科技产品，用户特别是技术水平较为落后的用户在第一次作出这一选择时，本身已带有一定的风险，如果厂家不做好售后服务，使用户存在后顾之忧，则势必影响其积极性，最终影响产品的推广应用。电力系统内部信息交流较多，用户在选型时，可以先了解厂家用户的使用情况及意见，作为选择厂家的参考。
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