提升电源使用的四种技巧
0 2022-01-24

当今的设计对其电源系统提出了更高的要求。您可能会发现,很多的设计问题是由电源系统引起的。本文将介绍四种技巧来进一步提升您的电源使用技能。

“”

技巧1:为低功耗设备供电

很多设备都是为使用低电压、低电流而设计的。如果功率过高,这些低功率设备很容易受到损坏。避免电源损坏的最佳方法是使用专为低功率应用而设计的电源。

对于更高功率的电源,即便其最小的OCP(过流保护)值也可能还是不够低。就以最受欢迎的120W台式电源为例,它的OCP值最小也是限制到100mA或更高。低功率的设备更适合使用低功率的电源。例如,电流一旦超过20mA就会损坏LED阵列。此时需要电源能够通过CV/CC跳变或OCP来限制电流,从而保护设备。

CV/CC跳变可将电流保持在限定范围内,防止出现过流情况。消除了过流情况,电源就会回到正常的工作状态。图1是把电流限制在20mA以下的一个简单示例。

“”图1:表征CC限值小于20mA的小型LED阵列的电压和电流

OCP是一种闭锁功能。一旦电流超过20mA,输出就会设为0伏并保持在零位。清除OCP即可重新启动输出。

输出功率较低的电源与输出功率较高的电源相比,其噪声更低。那些用于测试LED阵列的电源,其输出噪声通常都小于350uVrms。

E36312A三路输出电源在所有三路输出上均有20mA的量程,非常适于测量低电流。使用它的低量程测量小于20mA的电流时,我们可以获得更高的分辨率和精度。

技巧2:表征不断变动的功耗状态

许多设备都被设计为能够在不同的时间使用不同的功耗模式。某些设备可在工作状态与睡眠状态之间切换,从而延长电池的使用寿命。电池和电容器都需要经常充电。在过去,通常是用外部分析仪来记录电压和电流随时间的变化。

为超级电容器充电

我们可以使用台式电源来确定超级电容器的充电率。超级电容器可以储蓄大量电能,因而需要特别小心,以免对其造成损坏。三个主要关注点包括:

1、电压极性
2、限制充电率
3、防止过压

超级电容器的工作电压通常设计为2.7V或更低。通过将多个超级电容器串联,我们可以获得更高的充电电压。但此时需要采取措施来限制充电电流,因为超级电容器的串联电阻较低,无法自行限制充电电流。

我们可以配置台式电源的最大电压和恒流限制。电源将会监测电压和电流情况。对于测量结果随时间的变化,我们可以手动收集,也可以用计算机来收集。

简单的程序或应用软件(如BenchVue)可以帮助检索电源,以便搜集数据并绘制图形。某些新款台式电源配有图形用户界面,还可直接使用USB存储器进行记录。图2中的示例是超级电容器在未达到2.7V的电压极限之前,以5A的最大速率进行充电的情况。

“”图2:E36312A正在捕获一个100F超级电容器的充电情况

当电容器达到2.7V以后,吸收的电流将会越来越少。电容器完成充电之后必须及时拔除电源,以避免它向电源放电。USB中的数据可以导入Excel进行深入分析。

技巧3:了解瞬态响应

您注意过在启动空调以后屋里的灯光瞬间变暗的情况吗?这是因为空调吸收了大量电流,致使供电电压下降,进而导致了灯光变暗。一小段时间之后,电压还会恢复正常。

直流电源上的输出阻抗,也会造成类似的电压瞬变。对电流的需求突然增加时,电源的输出电压就会瞬间下降。同理,电流的下降会导致电源电压突然升高。瞬态响应是电源在负载的巨大变化中恢复正常的速度。例如,对于E36312A来说,当电流从50%变到100%时,其恢复到15mV的瞬态响应时间是50us。通道1的最大电流是5A,50%就是2.5A。

“”图3:上方显示的是电流从50%升至100%,然后又返回50%所发生的电流曲线变化。响应电压如下方所示,其中包括小的瞬态变化
“”图4:图中的输出电压显示了较小的电压瞬态变化
“”图5a:在E36312A的通道1上进行瞬态测量。在电流从满负载减至一半以后,电压在30us内恢复至15mV,反之亦然
“”图5b:峰值电压通常与负载特性密切相关,因此不会被表征。切记,要用较短的双绞线,以便实现更快的瞬态响应

稳技巧4:使用列表模式动态地改变输出

列表模式使电源可以像模数转换器(DAC)或低频波形发生器一样工作。典型应用包括生成脉冲序列、斜波和阶梯波形。拥有列表模式的电源有很多,其最大步进从100到512步不等。

Keysight的电源产品拥有多种触发选择,可让多通道电源或外部仪器利用列表模式保持同步。在列表模式中,通常每一步都会包括电压电平、电流限制和输出触发。以下是一些其他选择:

● 使用外部触发或通过按键来启动列表
● 根据时间或触发来推进每个点
● 输出一次列表,或者重复它
● 为多路输出电源的每路输出使用一个独特的列表
● 保持在最后一次的电压进行输出,或在列表结束时返回到初始电压

例如,由于人眼能够感应到光线的非线性变化,因此我们可以使用列表模式让灯光以非线性的方式变暗。沿着图6中的曲线改变灯泡电压,灯光会更加流畅地逐渐变暗。生成输出电压的列表时,使用的就是这条曲线上的各个点。

“”图6:沿着一条曲线改变灯泡电压可以制造出流畅的灯光秀

如图7所示,我们可以利用Keysight E36312A台式电源的前面板来输入列表。在这个示例中,您希望将电源用作电压源,而且电流要高于灯泡所需的较大值。BOST(步进开始处触发)和EOST(步进结束处触发)可以用来在一个步进的开始和结束处生成外部触发。

“”图7:输入到E36312A的步进列表
“”图 8:基于列表的电源输出 

声明: 本文转载自其它媒体或授权刊载,目的在于信息传递,并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责,如有新闻稿件和图片作品的内容、版权以及其它问题的,请联系我们及时删除。(联系我们,邮箱:evan.li@aspencore.com )
0
评论
  • 相关技术文库
  • 电源
  • DC
  • AC
  • 稳压
下载排行榜
更多
广告