測量精度是所有測試系統的基本規格。精度規格是系統中所有設備和系統整體布局的綜合考量，包括布線選擇和配置。確定測試系統精度必須包括測試系統中所有可編程直流電源的精度。那么，是什么定義可編程直流電源的精度呢？接下來我們將從以下三方面介紹影響可編程直流電源精度的設備參數和布線配置。

? 涉及精度的相關術語

? 遠程感測

? 電源和負載的布線

可編程直流電源的精度規格和術語

讓我們首先看看設備的其他規格，這將有助于更好的理解電源的輸出精度。

? 顯示精度 - 此規格通常是設備精度的主要貢獻者。這個參數基本上是電源輸出和反饋路徑中所有組件的誤差預算。顯示精度表示為滿量程電壓的百分比數值或輸出電壓設置的百分比數值。

? 負載調節-負載調節定義了隨著負載電阻的減小，需要更多電流來維持固定電壓值時，輸出電壓的下降。更高的電流輸出會增加電源電路輸出路徑上的電壓下降。負載調整率表示為滿量程電壓或程控輸出電壓的函數。

? 穩定性 -在指定的時間間隔內的漂移決定了穩定性。該時間間隔可以是一個八小時的工作班次。制造商可以將穩定性定義為滿量程電壓的百分比。并非所有制造商都定義此參數。

? 噪聲 - 輸出中的變化來自于電子元件中產生的噪聲。制造商將噪聲定義為紋波或者就是噪聲。噪聲是所有電子電路中電壓的隨機變化。紋波是由于交流輸入電壓整流不完美而導致的輸出電壓的周期性變化。規范可以包括rms (均方根值)、峰值。

如果我們查看 EA-PSI 10000 3U 可編程直流電源的數據表，PSI 10200-70 200 V，70 A，5 kW電源具有以下精度參數：

顯示精度：≤滿量程電壓的0.05%

負載調整率：≤滿量程電壓的0.05%

穩定性：≤滿量程電壓的0.02%

紋波（rms）≤40 mV

考慮最壞的情況下，即精度是累加的。PSI 10200-70的輸出精度為：

(0.05% + 0.05% + 0.02%)*200 V + 40 mV = 0.12%*200 V + 40 mV = 240 mV + 40 mV = 280 mV

因此，對于24 VDC的輸出，總的最大誤差為0.28 V/24 V·100% = 1%。總的%誤差隨著輸出的增加而減少，達到200 V輸出時的最小值0.1%。誤差很小，但需要包括所有參數以評估電源的總潛在誤差。

遠程感測的重要性

僅測量精度并不能決定可編程直流電源在測試系統中的性能。另一個重要的考量因素是電源如何在負載處保持所需的電壓容差。施加到負載的電壓受到電源的輸出設置和到負載接線的影響。確保負載處的電壓是所需電壓的最佳方法是使用遠程感測，它補償了測試引線電阻導致的壓降。

僅使用電源的兩個輸出端子連接到負載稱為本地感測，此時負載處的電壓為：

VLoad = VSupplyOutput – 2·VLead

= VSupplyOutput – 2·Iload·RLead

無論電源的精度有多好，施加到負載的電壓都不會具有同樣的精度。電源精度是在其輸出端子定義的，但工程師主要關心的是負載處的電壓精度。如果負載電流 ILoad大，根據公式 VLead = Iload·RLead，這將降低負載處的電壓，導致誤差可能會很大。

如圖1所示，遠程感測使用兩個感測端子來測量負載處的電壓，并將此電壓反饋到電源控制電路。負載電壓感測電路具有高輸入阻抗，因此從負載處抽取的電流可以忽略不計。控制/功率放大器電路調整 VSupplyOutput，以保持負載處的電壓為程控輸出電壓。實際上的 VSupplyOutput = 程控輸出電壓+測試引線中的壓降（2* Iload·RLead）。

圖1. 使用遠程感測，確保負載處的電壓是程控輸出電壓

布線方法

雖然使用遠程感測可以補償測試引線中的壓降以及由此導致的負載處電壓降低，但這對于電源可以維持其精度的測試引線中的電壓降幅度是有限的。對于 PSI 10200-70 和 EA-PSI 10000 系列，引線中的總壓降必須小于額定輸出電壓的5%。

如果電源的輸出電壓為 24 VDC，那么測試引線中的最大電壓降不得超過 1.2 V。因此，我們需要保持測試引線盡可能短，并選擇既符合安全標準又可以最小化引線壓降的線徑。遵循這些建議將確保電源能夠準確地向負載供電。

降低電路噪聲和提高穩定性是更具挑戰性的任務，測試工程師需要根據測試引線和負載的電容和電感特性嘗試不同的布線配置。

例如，對于阻性負載，需將電源引線和感測引線分開。使用雙絞線作為感測引線，以最小化環路區域，以便外部磁場（如電機）不能在線引線中感測電壓。見圖2。

請記住，磁場感測的電壓是V = ∫B·dA

由于負載電壓感測電路的輸入阻抗高，感測輸入上的少量外部電氣噪聲可能會產生誤差電壓。可使用屏蔽雙絞線來消除外部電氣干擾源的影響。

圖2. 遠程感測引線的布線選項之一是使用屏蔽雙絞線

如果負載具有更復雜的輸入阻抗，則可能需要其他布線方案，以消除由感測電路中開始并傳播到電源輸出的振蕩。

回想一下，像同軸電纜這樣的測試引線是一個分布式RLC網絡。盡管我們正在討論可編程直流電源，但供電-負載電路是一個復雜的阻抗網絡。程控電壓的步進變化和外部噪聲可能會在直流電源線上引起振蕩。

將每個感測線放置在其相應的電源線旁邊，可以消除可能的振蕩。在某些情況下，向負載添加電容有助于消除振蕩。

最好多嘗試遠程感測的不同配置，以確保電源-負載電路達到最穩定。

！設備預熱

當通電時，所有設備都需要預熱時間，以使電子設備達到熱平衡。設備的穩定性和精度是在預熱后指定的。例如，大多數EA電源通常需要預熱30分鐘才能達到指定的精度。

不要忽視這個細節！大多數電子工程師都知道需要讓設備預熱，但經常忘記這個細節。如果條件不允許電源預熱，其初始輸出不一定符合指定規格。

小  結

可編程直流電源的規格和電源在電路中的布線配置都會影響電源-負載電路中負載電壓的準確性。有了這些提示，電子工程師可以從電源中獲得最佳精度。EA Elektro-Automatik可以幫助用戶選擇直流電源并實現與負載的最佳連接。