原创 如何确认电源精度 - 程控电源技术和应用指南（16）-

在文章《用电源精确测量电流 - 程控电源技术和应用（15）》中，我们谈到了电源的测量能力。这里，我们将会探讨电源的精度技术指标，并介绍如何确定电源的电压精度，以及其它的电源精度计算方法。在电源的技术资料中，与电压精度相关的技术指标通常有 5 个，分别是：

1.  负载效应（负载调节率）：当负载发生变化时，由于电源内阻的分压作用，会导致电源输出电压也发生变化。当负载或电源电流后，电源的调整电路无法维持精准的输出电压，由此产生误差。

2.  源效应（输入电压调节率）：输入的交流电压产生变化，引起电源输出电压发生变化，从而出现误差。

3.  编程分辨率：在设置电源电平时，电压值通常用数字表示， 电源需要利用D/A 转换器来转换这个输入值。DAC 输出控制正确的输出电压。在DAC中始终会存在量化误差，也是编程分辨率。DAC特数越多，分辨率越高，量化误差就越小。

4.  编程精度：这个主要技术指标涉及到了上面提到的三个指标（负载效应、源效应和编程分辨率）以及系统误差，如放大器漂移等。

5.  编程温度系数误差：如果电源不在理想温度范围内工作，那么超出温度范围时，就会产生温度系数误差。

    如上所述，在计算电源的输出精度时，我们只需要考虑编程精度技术指标。它涵盖了负载效应、源效应、编程分辨率以及编程温度系数误差。 编程温度系数误差仅限于电源不在理想温度范围内的情况。与其它仪器相同的是，电源必须经过 30 分钟预热才能计算其输出精度。下面是电源的输出精度计算过程：

误差 = ±（编程精度 + 温度系数（如果不在理想温度范围内））

   我们现在来了解一下如何使用 Agilent N6700 系统中的 N6761A 精密直流电源模块进行计算。N6761A 高性能电源具有极其精确的输出电压， 误差很小。下图源自 N6761A 的技术资料，显示了编程精度技术指标及其它技术指标。

 经过 30 分钟预热后，N6761A 在 5 V（低范围）内工作，负载牵引电流为 4 A，环境温度为 29 ℃。注意：在“编程精度”一行中，理想温度范围是 23 ℃ +/- 5 ℃。 但由于电源模块在 29 ℃ 上工作，比理想温度范围超出了一度，必须在计算过程中添加温度系数误差。N6761A 在5V范围内的电压编程精度技术指标是 0.016% + 1.5 mV。温度系数技术指标是 40 ppm + 70 uV。让我们了解一下精度计算方法：

1.     编程精度 = 编程值 x 0.016% +1.5 mV； 即 5x 0.00016 + 0.0015 = 2.3 mV

2.     温度系数是 1 度，因此，1x(5x30e-6 + 40 uV) = 190 uV

 因此，在5 V输出 时，误差 = ±( 2.3 mV + 0.19 mV) = ±2.49 mV

   电源工作环境温度仅与理想温度范围偏差不大时， 系统能确保极高的精度。需要注意的是, 当需要精确测量时，我们需要采用若干个工频周期的测量时间，例如利用10 个电源工频周期200 ms 来精确测量电源电平。如果仅快速采集电源电压的几个点， 我们会看到更多的噪声误差。 在上图中，N6761A 具有 4.5 mVpp 峰-峰值噪声和 0.35 mVrum 有效值噪声。如果我们利用差分放大器来放大，并使用示波器来观察， 我们就能看到电源电平上的噪声。如果对电源电平进行平均值测量，就能消除噪声。

   在使用具有内置测量能力的高性能程控电源时，您应更关注测量精度，也称回读精度。测量精度误差技术指标可能并不完全相同与编程精度技术指标。

在精度计算中，通常是电源工作在恒压模式（CV）， 这也是最常见的电源工作模式。  如果电源工作在恒流模式（CC），将会发生什么情况？ 计算方法保持不变，只不过这是关注的是电流技术指标，而非电压技术指标。好的， 希望这些能对您的工作有所帮助。

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