Учимся работать с лабораторными источниками питания

Ссылка на страничку сайта Магазина Gtest(R) с номенклатурой источников питания постоянного тока, а также рекомендуемые приборы и статьи для дальнейшего самообразования - в самом конце этого Раздела

ВВЕДЕНИЕ

Современные архитектуры электронного и электротехнического оборудования  предъявляют более высокие требования к разрабатываемым системам питания постоянного тока, при невыполнении которых (требований)  часто приводит к проблемам при проектировании и разработках.

В настоящей аннотации сделана попытка оказать помощь инженерам-разработчикам в  понимании проблем, связанных с лабораторными блоками  питания постоянного тока, и предложить четыре способа развития навыков работы с такого рода приборами, чтобы иметь возможность решать проблемы в ходе проектирования.

Охватываемые темы настоящего краткого эссе включают в себя:

Как выставить постоянное напряжение и постоянный ток

Как добиться повышения значений напряжения или тока

Как бороться с неожиданными температурными эффектами

Работа с чувствительными к шумам прибором

Совет 1:

Как установить постоянное напряжение и постоянный ток

Одной из наиболее важных концепций для тех, кто использует источники питания, является понимание сущности постоянного напряжения (CV) и постоянного тока (CC). Вот несколько основных правил, которые помогут специалистам приступить к работе:

Выход источника питания может работать в режиме CV или CC в зависимости от настройки напряжения, настройки ограничения тока и сопротивления нагрузки.

Если ток нагрузки низкий и потребляемое значение тока меньше его настройки, то источник питания будет работать в режиме CV. Напряжение регулируется, поддерживая постоянное значение, а ток определяется нагрузкой.

Если ток нагрузки высокий и нагрузка «пытается» потреблять ток, превышающий заданное значение, источник питания ограничит ток до значения текущей настройки и будет работать в режиме CC. Ток регулируется напряжением, определяемым нагрузкой.

Большинство источников питания сконструированы таким образом, что они оптимизированы для работы в режиме постоянного напряжения. Это означает, что источник питания сначала проверит настройку напряжения и отрегулирует все остальные вторичные переменные для достижения запрограммированной настройки напряжения.

При рассмотрении множества предложений, остановите свой выбор на таком источнике питания, который поддерживает постоянное напряжение даже в динамичной среде, но также может обеспечивать величину  постоянного тока, когда это необходимо.

Совет 2:

Добейтесь повышение напряжения или тока

Подключите несколько блоков питания для более достижения высоких величин напряжения или тока.

Могут возникнуть ситуации, когда вам потребуется большее напряжение или ток, чем может обеспечить имеющийся источник питания. Вот несколько простых шагов по подключению двух или более источников питания для удовлетворения этих потребностей. Для более высокого напряжения подключите выходы источника питания последовательно, а для более высокого тока — параллельно.

Настройте выход каждого источника питания независимо так, чтобы сумма напряжений или токов давала общее желаемое значение.

Для более высокого напряжения сначала установите для каждого выхода максимально желаемый предел тока, который может безопасно выдержать нагрузка. Затем поровну распределите общее желаемое напряжение на каждый выход блока питания. Например, если вы используете три выхода, установите для каждого треть общего требуемого напряжения.

Никогда не превышайте номинальное плавающее напряжение (изоляция выходных клемм) любого из выходов. Никогда не подвергайте какой-либо из выходов источника питания обратному напряжению.

Подключайте последовательно только выходы с одинаковыми номиналами напряжения и тока.

Для более высокого тока поровну распределите общий желаемый предел тока на каждый источник питания.

Один выход должен работать в режиме постоянного напряжения (CV), а другой/другие в режиме постоянного тока (CC).

Выходная нагрузка должна потреблять достаточный ток, чтобы поддерживать выход(ы) CC в режиме CC.

Параллельно подключайте только выходы с одинаковыми номиналами напряжения и тока.

Установите напряжение выходов CC на значение, немного превышающее значение напряжения выходов CV.

Фактическое напряжение на выходах CC определяется нагрузкой (см. совет 1). При параллельной настройке выход CV определяет напряжение на нагрузке и на выходах CC. Блок CV будет подавать ток, достаточный только для удовлетворения общей потребности нагрузки.

Совет 3:

Борьба с неожиданными температурными эффектами

Рассчитайте и примените температурные коэффициенты

В зависимости от температуры изменяются не только тестируемые устройства, но и инструменты, которые вы используете для измерений. В холодный зимний день осуществлялись тесты литий-ионных батарей при том, что эти батареи хранились при комнатной температуре и было обнаружено, что напряжение элементов с течением времени росло, а не падало, как это ожидалось.

Снижение комнатной температуры в ночное время увеличивало напряжение элемента — эффект оказался сильнее, чем ожидаемое снижение напряжения в результате саморазряда элемента в течение дня. Поскольку блоки питания, которые применяются для подачи питания на элементы, также различаются в зависимости от температуры, то  может потребоваться применение температурных коэффициентов, чтобы правильно охарактеризовать выходное напряжение с точностью до микровольт.

Совет 4.

 Работа с чувствительными к шумам Измерительными Устройствами (ИУ)

Два способа минимизировать шум:

Если ваше тестируемое устройство (DUT) чувствительно к шуму, вам необходимо сделать все возможное, чтобы минимизировать шум на входе питания постоянного тока. Самое простое, что можно сделать, это использовать малошумящий блок питания. Но если у вас его нет, вот еще несколько вещей, которые вы можете сделать.

Присмотритесь к соединениям

Соединения между источником питания и тестируемым устройством могут быть чувствительны к помехам, например, к шуму, возникающему из-за индуктивной или емкостной связи. Существует несколько способов снижения шума, но наиболее эффективным является использование экранированных двухпроводных кабелей для подключения нагрузки и датчиков. Убедитесь, что экран подключен к заземлению только на одном конце.

Не подключайте экран к земле на обоих концах, поскольку могут возникнуть контуры заземления. Ток контура заземления могут создавать напряжение в кабелях, которое воспринимается проверяемым устройством как шум.

Балансный выход к сопротивлению земли.

Синфазный шум генерируется, когда синфазный ток течет изнутри источника питания на землю и создает напряжение на сопротивлениях земли, включая сопротивление самого кабеля. Чтобы свести к минимуму влияние синфазного тока, выровняйте полное сопротивление плюсовой и минусовой выходных клемм источника питания относительно земли. Вам также следует выровнять импеданс между плюсовой и минусовой входными клеммами ИУ и землей. Для выполнения этой задачи используйте синфазный дроссель последовательно с выходными выводами и шунтирующий конденсатор между каждым выводом и землей.

Магазин Gtest® предлагает широкий выбор лабораторных блоков питания, ознакомиться с которыми можно на соответствующей страничке нашего сайта. 

Магазин Gtest® - официальный поставщик источников (блоков) питания постоянного тока в Украину: https://gtest.com.ua/izmeritelnye-pribory/bloky-pitaniya