當(dāng)今的設(shè)計(jì)對(duì)為其上電的系統(tǒng)提出了更高的要求。您可能會(huì)發(fā)現(xiàn)，很多的設(shè)計(jì)問(wèn)題是由電源系統(tǒng)引起的。為進(jìn)一步提升您的電源使用技能，本期在第一期的基礎(chǔ)上又增加了四種技巧。

技巧1 為低功耗設(shè)備供電

很多設(shè)備都是為使用低電壓、低電流而設(shè)計(jì)的。如果功率過(guò)高，這些低功率設(shè)備很容易受到損壞。避免電源損壞的最佳方法是使用專為低功率應(yīng)用而設(shè)計(jì)的電源。

對(duì)于更高功率的電源，即便其最小的 OCP(過(guò)流保護(hù))值也可能還是不夠低。就以最受歡迎的 120 W 臺(tái)式電源為例，它的 OCP 值最小也是限制到 100 mA 或更高。低功率的設(shè)備更適合使用低功率的電源。例如，電流一旦超過(guò) 20 mA 就會(huì)損壞 LED 陣列樣品。此時(shí)需要電源能夠通過(guò) CV/CC 跳變或 OCP 來(lái)限制電流，從而保護(hù)設(shè)備。

CV/CC 跳變可將電流保持在限定范圍內(nèi)，防止出現(xiàn)過(guò)流情況。消除了過(guò)流情況，電源就會(huì)回到正常的工作狀態(tài)。圖 1 是把電流限制在 20 mA 以下的一個(gè)簡(jiǎn)單示例。

圖 1：表征 CC 極限值小于 20 mA 的小型 LED 陣列的電壓和電流

OCP 是一種閉鎖功能。一旦電流超過(guò) 20 mA，輸出就會(huì)設(shè)為 0 伏并保持在零位。清除 OCP 即可重新啟動(dòng)輸出。

輸出功率較低的電源與輸出功率較高的電源相比,其噪聲更低。那些用于測(cè)試 LED 陣列的電源,其輸出噪聲通常都小于 350 uVrms。

E36312A 三路輸出電源在所有三路輸 出上均有 20 mA 的量程，非常適于測(cè)量低電流。使用它的低量程測(cè)量小于 20 mA 的電流時(shí)，我們可以獲得更高的分辨率和精度。

技巧2 表征不斷變動(dòng)的功耗狀態(tài)

許多設(shè)備都被設(shè)計(jì)為能夠在不同的時(shí)間使用不同的功耗。某些設(shè)備可在工作狀態(tài)與睡眠狀態(tài)之間切換功耗，從而延長(zhǎng)電池的使用壽命。電池和電容器都需要經(jīng)常充 電。在過(guò)去，通常是用外部分析儀來(lái)記錄電壓和電流隨時(shí)間的變化。

為超級(jí)電容器充電

我們可以使用臺(tái)式電源來(lái)確定超級(jí)電容器的充電率。超級(jí)電容器可以儲(chǔ)蓄大量電能，因而需要特別小心，以免對(duì)其造成損壞。三個(gè)主要關(guān)注點(diǎn)包括：

3、防止過(guò)壓

超級(jí)電容器的工作電壓通常設(shè)計(jì)為 2.7 V 或更低。通過(guò)將多個(gè)超級(jí)電容器串聯(lián)，我們可以獲得更高的充電電壓。但此時(shí)需要采取措施來(lái)限制充電電流，因?yàn)槌?jí)電容器的串聯(lián)電阻較低，無(wú)法自行限制充電電流。

我們可以對(duì)臺(tái)式電源最大電壓和恒流限制來(lái)進(jìn)行配置。電源將會(huì)監(jiān)測(cè)電壓和電流情況。對(duì)于測(cè)量結(jié)果隨時(shí)間的變化，我們可以手動(dòng)收集，也可以用計(jì)算機(jī)來(lái)收集。

簡(jiǎn)單的程序或應(yīng)用軟件(如 BenchVue)可以幫助檢索電源，以便搜集數(shù)據(jù)并繪制圖形。某些新款臺(tái)式電源配有圖形用戶界面，還可直接使用 USB 存儲(chǔ)器進(jìn)行記錄。圖 2 中的示例是超級(jí)電容器在未達(dá)到 2.7 V 的電壓極限之前，以 5 A 的最大速率進(jìn)行充電的情況。

圖 2：E36312A 正在捕獲一個(gè) 100 F 超級(jí)電容器的充電情況

當(dāng)電容器達(dá)到 2.7 V 以后，吸收的電流將會(huì)越來(lái)越少。電容器完成充電之后必須及時(shí)拔除電源，以避免它向電源放電。USB 中的數(shù)據(jù)可以導(dǎo)入 Excel 進(jìn)行深入分析。

技巧3 了解瞬態(tài)響應(yīng)

您注意過(guò)在啟動(dòng)空調(diào)以后屋里的燈光瞬間變暗的情況嗎？這是因?yàn)榭照{(diào)吸收了大量電流，致使供電電壓下降，進(jìn)而導(dǎo)致了燈光變暗。一小段時(shí)間之后，電壓還會(huì)恢復(fù)正常。

直流電源上的輸出阻抗，也會(huì)造成類似的電壓瞬變。對(duì)電流的需求突然增加時(shí)，電源的輸出電壓就會(huì)瞬間下降。同理，電流的下降會(huì)導(dǎo)致電源電壓突然升高。瞬態(tài)響應(yīng)是電源在負(fù)載的巨大變化中恢復(fù)正常的速度。例如，對(duì)于 E36312A 來(lái)說(shuō)，當(dāng)電流從 50% 變到 100% 時(shí)，其恢復(fù)到 15 mV 的瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間是 50 us。通道 1 的最大電流是 5 A，50% 就是 2.5 A。

“直流電流瞬態(tài)響應(yīng)：瞬態(tài)響應(yīng)是什么？如何測(cè)量？為什么它如此重要？”

圖 4：圖中的輸出電壓顯示了較小的電壓瞬態(tài)變化。

圖 5a：在 E36312A 的通道 1 上進(jìn)行瞬態(tài)測(cè)量。在電流從滿負(fù)載減至一半以后，電壓在 30 us內(nèi)恢復(fù)至 15 mV，反之亦然。

圖 5b：峰值電壓通常與負(fù)載特性密切相關(guān)，因此不會(huì)被表征。切記，要用較短的電線并且雙絞，以便實(shí)現(xiàn)更快的瞬態(tài)響應(yīng)。

技巧4 使用列表模式動(dòng)態(tài)地改變輸出

列表模式使電源可以像模數(shù)轉(zhuǎn)換器(DAC)或低頻波形發(fā)生器一樣工作。典型應(yīng)用包括生成脈沖序列、斜波和階梯波形。擁有列表模式的電源有很多，其最大步進(jìn)從100 到 512 步不等。

是德科技的電源產(chǎn)品擁有多種觸發(fā)選擇，可讓多通道電源或外部?jī)x器利用列表模式保持同步。在列表模式中，通常每一步都會(huì)包括電壓電平、電流限制和輸出觸發(fā)。以下是一些其他選擇：

-保持在最后一次的電壓進(jìn)行輸出，或在列表結(jié)束時(shí)返回到初始電壓

例如，由于人眼能夠感應(yīng)到光線的非線性變化，因此我們可以使用列表模式讓燈光以非線性的方式變暗。沿著圖6中的曲線改變燈泡電壓，燈光會(huì)更加流暢地逐漸變暗。生成輸出電壓的列表時(shí)，使用的就是這條曲線上的各個(gè)點(diǎn)。

圖 6：沿著一條曲線改變燈泡電壓可以制造出流暢的燈光秀

如圖7所示，我們可以利用 Keysight E36312A 臺(tái)式電源的前面板來(lái)輸入列表。在這個(gè)示例中，您希望將電源用作電壓源，而且電流要高于燈泡所需的更大值。BOST(步進(jìn)開始處觸發(fā))和 EOST(步進(jìn)結(jié)束處觸發(fā))可以用來(lái)在一個(gè)步進(jìn)的開始和結(jié)束處生成外部觸發(fā)。