原创 巧用电源内置的精密电流测量功能——电源技术和应用(19)

2014-4-8 11:28 1575 8 9 分类: 电源/新能源 文集: 可编程电源技术及应用系列

在产品开发过程中,被测件及模块的工作电流测试和表征,是验证产品是否符合设计要求的关键指标。测试电流的方法也有多种,最常见的是使用万用表、分流器或电源中的内置测量功能都能够精确地测量被测件的电流。 但实际工作中,也需要根据的情况,选择一种最为恰当的测量方法。利用电源本身精确而可靠的电流测量能力,具有其它方法难以替代的优势, 可以帮助您解决不少测试难题。

 

数字万用表电流的直接测量

常见的电流测量方法是使用台式数字万用表的电流测量功能。尽管很多6位半的数字万用表,例如Agilent 34401A具有很高的精度,但您必须要断开电路, 以将万用表串联在测量回路中。而且,数字万用表的最高电流测量能力很有限,一般不超过10 安培。万用表测量电流的一个缺陷,就是其内部的分流器会造成回路上的电压损耗,从而减小被测件的电压。

 

外部分流器+数字万用表测量分流器的压降

您还可以使用分流器执行电流测量。这需要根据电流范围选择最恰当的分流电阻。测量精度取决于数字万用表的电压测量精度和分流器的精度。虽然这种方法可使您获得非常精确的测量结果,但一些误差也会对您的测量产生不利影响。您必须要留意常被忽视的潜在问题:

1.   热电动势 不同种类金属会使热电偶的电压增大

2.   分流器校准 需要对分流器的电阻进行经常性的校准以获得精确的读数

3.   自热效应 电流会导致分流器的温度升高,并引起电阻变化, 长时间测量会出现漂移。

除了这些问题以外安装分流器时首先要断开电路连接,以便将其串联至电路, 这会造成电压损耗。在系统中机架安装分流器,可能还需要用到继电器和开关, 增加了系统连接的复杂性。

 

电源内置的电流回读能力

借助电源的内置电流回读能力您能够避免连接分流器的麻烦。电流回读采用内置分流器,内部的补偿功能可以消除由于分流器内阻造成的压降。您也不必断开被测件连接, 或与数字万用表建立连接。

 

根据电源的输出范围和性能的不同,其电流的测量精度也不同。电源测量的精度指标, 不会受到外部分流器的误差影响。因此,电源回读电流的精度非常高,足以应对大多数的电流测量应用,特别是在电源额定输出电流的 10% 100% 范围内的电流。但也要特别注意的是,当电源的输出小于其额定功率的10%之后,其测量精度下降非常快。因此,在我们选用电源的时候,一定要选用功率合适的性能,仅可能多地利用其输出功能,这样,高性能电源的各种优势才能最大化。,如测量精度、效率、速度、安全保护等性能。

但有些电源与万用表一样,具备多个量程,以确保输出功率在不同情况下,电流和电压的测量精度。例如Agilent N6781A 电源模块,20W/20V/3A的SMU源表模块,其电压和电流都有多个量程。如表2所示。 在低量程情况下,精度可以达到8nA。

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(表2)N6781A SMU源表模块的电流测试精度

      如前所述,万用表测试电流通常不会超过10A,但如果要进行几十甚至上百安培的大电流精确测量,通常另工程师非常头疼的事情。

安捷伦最新的APS N7900系列电源,内置的电流测量高达18bit,且精度高达0.04%,如下图所示,12.5A的电流时,可以精确显示出100uA的电流值。

20140408111954102003.png

下表为N7900A APS系列各种型号电流输出和测试范围,精度指标

20140408112011326004.png

 

总结一下,选择内置电流回读能力即可获得以下优势

 

1.   减少连接设备数量, 不必使用继电器、开关和额外的布线;

2.   容易使用;

3.   电源直接显示电流读数;

4.   具有更大电流范围的测量;

5.   无需断开电路;

6.   可确保的精度:精度值已将内部分流器误差考虑在内;

7.   同步测量:能够用与电源相关的事件,触发回读测量的开始。

 

APS精确测量马达启动阶段电流视频:

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用户1724555 2014-12-16 14:18

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