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在上一篇 文章中， 我们简要介绍了 DC/DC 模块效率的测试设置、负载扫描与测量保持同步需满足哪些要求 ， 以及电流负载扫描的类型与设置方法。现在，我将详细为您介绍测试设置、效率计算的设置以及如何显示测试结果。这里采用的仍然是 Agilent N6705B 直流功率分析仪主机，配备 2 个 N 6782A SMU 电源模拟，以及 14585A 控制 软件构成的测试平台。如果您选用的是其它平台，也可以通过本例触类旁通。   图 1 ： 同步测量和效率计算设置   图 1 显示了同步测量、效率计算设置以及测量结果。图中数字对应的文字说明如下： 选择 14585A 的数据记录模式执行测量并显示结果。数据记录模式有一个优势，就是它允许为每个采集点设置测试时间。这有利于通过求平均值抑制噪声和干扰，生成更具代表性、更有价值的测试结果。此处的测试时间是 50 ms 。在 N6705 中，也有内置的电压和电流示波器模式。但在该测试中，需要 10 秒的扫描时间，示波器工作模式并不占优势。 数据记录模式在开始测量时可以同时触发负载电流的扫描 ， 以确保测量同步。 设置作为电源输入的 SMU 电压，及作为负载的 输出端 SMU 电压，并同时对输入、输出电流和功率进行测量 ， 并显示测量结果。计算转换效率时，会同时用到输入功率和输出功率 测量值。 设置执行电流的无缝量程切换功能。在从空载至满载进行负载扫描过程中 ， 该特性可为任意测量点提供恰当的量程，进行高精度电流的测量。 创建公式轨迹 ， 计算转换效率并以百分比显示。注意 ： 使用的是输出功率与输入功率负数比值，因为 SMU （吸收电流负载）的电流和功率读数均为负数。 按下 “ 开始 ” 按钮，启用数据记录测量。测量立即进入 “ 就绪状态 ” ，等待电流负载扫描 带功率的任意波发生器 中的触发信号。然后继续按下 带功率的任意波发生器 的 “ 开始 ” 按钮，扫描结束后将会显示全部测量结果，见图 2 。       图 2 ： DC/DC 转换效率的测试结果 屏幕上显示了输入和输出端所有的电压、电流、功率 ， 以及效率计算结果 （ 粉色轨迹 ） 。为方便查看，可关闭电压和电流轨迹，仅保留功率轨迹和效率轨迹。从图中可以看出，该 DC/DC 模块 的效率极高，甚至在空载时也不例外。需注意，转换器效率在满载 60% 时达到最高，并开始出现较高的电阻损耗 好的，这就是整个测试过程，如此地简单和便捷。当然，如果您已经有了这套设备，就可以马上用起来。如果还没有，那就马上找老板申请银子买一台了。

如今，很多的IC运行速度要比以往快很多，但伴随而来的就是更高的工作电流。由于IC工作的动态负载特性，对电源在大范围功率动态变化工作条件下的稳定性提出了更高的需求。工程师如果利用普通的程控电源为被测件供电并进行测试时 ，往往会 遇到巨大的挑战。IC电路高速变化的电流耗电波形会导致输入电压出现瞬态压降。如果压降过高，将会导致微处理器工作出现异常，或出现重复启动的现象。本文将详细介绍这种瞬态压降产生的原因，以及如何有效减轻瞬态压降的方法。   优化负载接线和旁路电容 在多数情况下 ，由于测试环境、布线及 物理尺寸等因素的限制，电源往往放置在距离 被测 IC 电路 1 至几米 的地方 ， 使用长达数米的导线连接电源和被测件。导线本身的阻抗会降低被测件IC端的实际电压。因此，几乎所有的高性能程控电源均具备远端回读功能，通过接在电源远端感应端和被测件端的感应线，测得负载端的实际电压，并在电源的输出端做出相应的调整和补偿。在实际应用中，感应线的连接点要尽可能接近IC。然而，电源的电压调整环路只能在可控的带宽范围内，抑制感应点上的电压瞬变。当电源输出和负载之间的导线呈现出过高阻抗时，IC的本地旁路电容能够在这些频率上降低这些阻抗。   以一个具有 25A 供电，伴有 5A 瞬变电流的负载应用为例。其中，电源电压设为 2.5V，通过5英尺长的14AWG布线连接至IC测试板。由于是低电压供电，如果电压有超过100mV的跌落，通常是不可接受的。14AWG线每英尺的电阻为2.5m Ω ，由此，在电源输出和IC测试板之间的导线回路存在25m Ω 电阻。根据欧姆定律，我们可以计算出导向回路上可能出现的压降：  可以看出，负载导线回路电阻足以导致 IC 电路的电源输入端 出现难以接受的压降；还有一点必须考虑的是负载导线上的电感。在这种情况下大约每英尺 170nH ， 这 只会让情况变得更糟。旁路电容（如图1所示）可以在一定程度上显著改善这一状况。 图 1. 负载引线网络与旁路电容器   电源电压控制回路、负载导线网络和旁路电容之间的交互较为复杂。一些近似值能够帮助您了解如何选择旁路电容的大小： 具体 过程如下： 1.   网络阻抗 峰值的计算 根据下面的表达式，确定负载导线网络的指定峰值阻抗和旁路电容：   2.   计算旁路电容值 将指定峰值阻抗设为等同于由负载引线电感和旁路电容组成 LC 电路 的特性阻抗。在本例中 ， 假设有 4 条并联双绞线电缆运行 ， 电感降低为原来的 1/4 。根据下面的公式，得出电容值。 3.   计算谐振电路的谐振频率 如果电源输出阻抗在LC电路谐振频率上高于 Z peak ， 必须提高电容，以降低储能电路谐振频率 ， 直至满足上述条件。 4.   选择指定的电容等效串联电阻（ ESR ）， 以适当衰减 LC 电路 的 谐振 衰减不当的LC电路会出现振铃现象 ， 也会破坏电源控制环路的稳定性 ， 因此 ， 必须适当衰减 LC 谐振。负载引线电阻、电容的ESR都会衰减LC电路的谐振。将LC电路中的电阻设为等同于LC电路的特性阻抗，可以得到0.5的阻尼系数，以实现更快的响应和更低的峰值电压。 如果需要的话，可以并联不同的电容组合 ， 以达到期望的 ESR 值 。 结果 图 2 显示了在使用 Agilent N7950A APS 动态直流电源时 ， 负载上的电压瞬态响应。电源 在设计中， 专为低电压和高电流 的工 作 特性进行了 而优化，具有极低的输出阻抗，非常适合本应用。 图中显示利用N7950A APS电源给被测件供电，电压是2.5V。电流偏置是25A，电流的瞬态变化时5A。它们使用 一对 5 英尺长、并行的 14-AWG 双绞线电缆供电，还有另外一对相同的远端感应线。在这里，我们可以明显看到三种情景： 图 2. 5A 瞬时电流变化时，电压的瞬态响应   第一种情景（绛红色的迹线）：在负载端并联了一个2000uF/10mOhm ESR的电容，可以看到负载端电压瞬态跌落是大约为2%，50mV。 第二种情景（深蓝色的迹线）：在负载端并联了一个539uF/15mOhm ESR的电容，可以看到负载端电压瞬态跌落是大约为4%，90mV。 第三种情景（淡蓝色的迹线）：没有并联电容，可以看到负载端电压瞬态跌落是大约为6.5%，130mV。 因此，当负载端并联的旁路电容高出4倍后，可使LC电路阻抗下降为原来的1/2左右，很大程度上改善了电压的瞬态压降。   总结 在本文中 ， 我们探讨了当电源位于被测器件数英尺远时 ， 它向动态负载提供稳定电压时会遇到的难题。尽管负载引线阻抗可能会严重降低高性能电源的瞬时响应性能，您仍能能够通过合理的配置，为被测件提供符合测试指标要求的、稳定的供电。通过在被测件端，并联一个合适大小和特性的旁路电容，即便被测件的消耗电流出现快速瞬时的现象，也能极大改进输入负载的电压稳定性。

对任何设备来说，一个良好的接地是非常重要的。接地后，设备的电压等于地面电势 ， 可以大幅降低触电危险。大部分电气设备的外壳和机箱都带有接地线，并通过电源线接地。接地是为了确保我们接触的所有设备表面都具有相同的电势，即大地电势。只要电势相等，我们可以随意接触电器表面而无触电之虞。触电主要有两个原因：接触的两个物体具有不同的电势；或者，其中之一相对地面的电压较高。如果电压差足够高，人们接触物体表面时就有可能触电。如果由于故障或损坏，电器机箱与内部高压线相连，机箱接地可以保障用户的人身安全。接地后，机箱短路等同于对地短路，可以避免机箱带有高压，随后保险丝熔断或断路器启动，从而保护使用者的人身安全。触碰电势较高的带电机箱等同于人体充当接地回路。此时只能祈祷了！ 因此， 为了保证用户的人身安全，安捷伦所有电源机箱必须通过交流输入电线的地线，即第三根线接地。另外，大多数安捷伦电源都提供隔离的浮地输出。也就是说，电源的正极输出端和负极输出端都没有接地，与机箱是隔离的。参见图 2 。 图 3 负极输出端接地的非浮地输出。     浮地输出时，直流电源正、负输出端之间的电压就是我们设置的电压。但正、负端与接地之间隔离，没有电流流过。浮地输出的电源更为灵活，使用者也可以根据需要将正端或负端接地，也可以都不接地。部分被测器件（ DUT ）在测试过程中，需要使用正极或负极端接地的直流输入。如果电源的一个输入接地，容易在被测器件与电源输出之间，通过接地线造成短路。由此可知，浮地输出电源应用更广泛。   假设电源输出浮地 ，一个很重要的指标就是 输出端与地之间的安全浮地电压值。 在每个产品的使用说明上，都会明确注明安全浮地电压值。例如，大多数小于200V输出电源的输出端可提供 +/-240 VDC 的 浮地范围。如果电源可输出电压为600V，则安全浮地电压也将达到600V，或者更高。 需要注意的是在电源文档中经常出现的以下警示文字：     部分电源正极和负极输出端具有不同的浮地范围。例如 ，在 Agilent N5700 程控系统电源中，有几个型号的 电源正输出端浮地范围可以达到 +/-600 VDC ， 负极输出端可以达到 +/-400 VDC 。   输出特征表可能使用 “ 输出端隔离 ”表示输出浮地，其 含义与最大浮地电压相同（如下图所示） ：   图 4 是最大浮地电压 200V 的 电源实例 ， 电源输出电压不高于20 0V 。     总之， 电源输出电压不得超过电源的浮地电压标称值 。如果输出电压超过电源的标称安全浮地电压，内部元件可能过压，进而导致元件故障或损坏，带来触电危险。使用电源时，请勿超过标称安全浮地电压限制！  

这篇文来自安捷伦电源和能源事业部的一位具备 33 年研发经验的老鸟。   2013 年 9 月底，安捷伦介绍了最新的 APS 系统电源 ： N6900/N7900 系列 1 kW 和 2 kW 系列 。通常，我更愿意讨论一般化的电源主题，而不是特定的安捷伦产品，但此产品的一些特性非常有吸引力，可以为您带来许多好处。以我在电源领域长达 33 年的从业经验来看，能够让我感到心潮澎湃的新产品没有多少，但这个新系列恰好是其中之一！因此，我将在此介绍它的一个应用案例。   本月初 ， 我拜访了一位客户。他的被测件（ DUT ）输入对过大电流非常敏感。这通常不算什么难题，使用具有过流保护（ OCP ）能力的安捷伦电源便可解决。将电流限制设置为您不想超过的值，启动 OCP 。当电流达到限制值时，电源输出将进入保护模式，或者断开输出。这非常简单！但是他还有一个额外的要求。除了刚才说的 OCP 值之外，他还希望当电流超过下限的时间超出指定时间长度时，电源输出能够关闭。总之，他希望当被测件出现以下任何一种情况时，电源输出能够进入保护模式或关闭： 1.       被测件输入电流超过 6 A ， 时间不限 ； 或 2.       被测件输入电流超过 4.5 A ，时间超过 80 ms 老实说，在此次拜访中，我对我们的新产品能否满足要求并没有把握。 它们是如此新颖，功能如此丰富，而且我还没有熟悉它的所有功能。但是回到办公室后，我对它进行了设置，发现整个过程非常容易！下面是解决方案： 使用安捷伦 N7952A APS 内置的先进信号路由和逻辑触发表达式 ， 可以同时满足这两项要求。我可能利用 SCPI 命令设置相同的触发配置，不过借助安捷伦免费的电源助手软件（ N7906A ）可以更轻松地进行设置。图 1 显示了采用此配置的软件。 在创建配置之后 ，如果 想在程序中使用所有对应的 SCPI 命令 ， 那么可以使用 “ SCPI to clipboard ” 软件特性从配置中创建它们。参见图 2 。 我们来看这个特性的实际使用。图 3 显示了利用内置的数字化仪采集到的电流波形。您可以看到，电流小于 4.5 A 时，但时间不到 80ms 时， 没有触发保护操作。电流在 4.5 A 至 6 A 之间 时，也不会触发保护操作。但是，一旦电流低于 4.5 A ， 而且时间超过 80 ms 时， 就会触发保护操作，将输出关闭，电流降 0 A 。 这只是展现 N6900/N7900 APS 电源出色性能的一个实例。如欲详细了解 APS 电源更多的信息， 请访问： http://www.tm.agilent.com.cn/tmo/Events/20131021/index.aspx   您也可以登录安捷伦在优酷中的视频中心，观看相关视频：   http://www.youku.com/playlist_show/id_20013609.html

在 2013 年底， 安捷伦宣布了其最新的先进电源系统，即 APS 电源系列。它包括了 N6900 高性能系统电源和 N7900 高性能动态电源系统。这是一款非常神奇的测试用电源系列， 同时将测试测量电源的性能提升到了一个新的高度。 在这篇文章中， 我将对这个系列的电源做一些简单的介绍。   N6900/N7900 系列APS电源， 是不折不扣的“先进电源系统”。从50年前的HP开始提供电源起，始终专注在高性能电源的领域。在2004年，我们推出了著名的N6700高性能模块化系列电源， 之后在2008年，又推出了具有里程碑意义的N6705直流电源分析仪； 只有还有N7680系列无线产品的耗电测量和分析解决方案，如今已经成为手机及其它无线设备测试的工业标准。 如今，最新的 N6900/N7900 先进电源系统拥有丰富的特性，与这些产品相比毫不逊色，坦率地说，就像我们的市场宣传口号所称，它们真得可以帮助您“轻松应对最严苛的功率测试挑战”。原因何在？ 首先，我们来看一下它们的基本特性：它   包括 10 种 1kW/ 1U 型号和 14 种 2kW/2U 型号 ；   额定输出电压范围 9 V 至 160 V， 输出电流范围12.5 A 至 200 A ；    输 出通过并联可提供高达 10 kW 的功率 它们分为两个性能等级 ：   N6900 系列是为需要高性能的 ATE 应用而设计；    N7900 系列是为需要高速动态供电和测量的研发及 ATE 应用而设计 这两种性能等级的电源均具有多种先进电源特性 ： 供电 Ø   精确的电压和电流编程控制 （ N6900 是 14 位 ； N7900 是 16 位 ） Ø    可编程 输 出电阻 Ø   电流吸收率高达额定电流的 10% （ 添加 N7909A 功耗单元后吸收率高达 100% ） 测量： 18位电压和电流测量；  功率测量- 安培小时和瓦特小时测量   在 高性能 N7900 产品除上，还具备更多的性能 ： 供电：   精确的 16 位电压和电流编程控制 （ N6900 是 14 位 ）；   输出列表可快速设置电压或电流级别 ；   高达 2KW 的大功率任意波形生成   测量： 小电流量程，测量精度达到微安级 ； 无缝量程切换功能，支持进行动态电流测量。在测量从毫安级到上百安培级的动态电流时，无需换量程，可达到微安级的测量精度；  可调节采样率；   测量结果阵列回读； 外部数据记录 还有更多能力： ·          扩展的电流测量量程 ， 可测量比额定输出电流大 2.25 倍的电流 ·          采样率高达 200 kS/s ·          广泛的触发能力 ·          广泛的保护特性 ， 例如远端感应引线开路检测、过电压、过电流、欠电压、欠电流和过热保护等 l   匪夷所思的创新 ： 可以通过添加黑匣子记录器 （ N7908A ） 跟踪与电源相关的任何事件。N7908A 黑匣子记录器选件可由用户安装，在电源的后台工作，可将输出电压、电流、功率和系统状态等信息连续记录到自带的专用大容量存储器中。整个记录过程与电源的工作状态无关。它具有以下特性：     当电源启动时自动开始记录；   大约 380MB 的循环数据存储量 ；   选择每 10ms记录一次，可连续记录 24 小时；或每 100ms 记录一次，可连续记录10天；   每次记录可保存电压、电流和功率的平均值、最小值和最大值、电源状态位和事件等等。   仪器关闭后，记录的数据能够继续保留。每次启动仪器时，会记录一个包含时间标记的事件   黑匣子记录器的确是一个非常奇葩的设计，难道不是吗？如果您在测试中，电源是一个至关重要的设备，那么此选件必不可少，它可以持续记录有可能影响您的被测件的任何电源相关事件。   如果你希望更多了解这个产品， 可上网下载 技术资料，其中包括关于这些产品的详尽细节，例如它们如何帮您直接解决 9 大测试挑战。 实际上，您可以通过下面的链接逐一了解这 9 大测试挑战： http://www.tm.agilent.com.cn/tmo/Events/20131021/index.aspx   您也可以登录安捷伦在优酷中的视频中心，观看相关视频：   http://www.youku.com/playlist_show/id_20013609.html