如何为自动化测试系统选择合适的直流电源
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图3: 开关模式可编程直流电源的典型瞬态响应规格。
移动电话测试是瞬态响应的典型应用案例。在该应用中，直流电源模拟移动电话的内部电源。当话机开始发送信号时，电流会很快上升。
对于话机的内部电池来说这不是个问题，但对于可编程开关电源而言，这是一个比较困难的任务。在这种情况下线性电源是比开关电源更好的一个选择，因为这种应用的功率要求低，而线性电源的瞬态响应一般来说比开关电源要好。
然而测试汽车继电器和熔丝又是另外一回事。对这种应用而言，可编程直流电源必须能够在高达30VDC的条件下提供大的电流，而且典型的功率要求是5kW至10kW。在这种测试中，大的直流输出电压上冲可能损坏继电器或熔丝。为了防止这种现象的发生，你肯定希望电源能够控制直流输出电流从零瞬变到最大输出或从最大输出瞬变到零输出。
使用预负载是限制上冲和下冲的一种实用技术。可以将一个预负载与待测设备并联在一起，这时可编程电源的直流输出将限制电流变化率，从而显著减小直流电压上冲和下冲的幅度。想像一下50%的电流流经这个附加的预负载，另外50%的电流流经待测设备。当待测设备产生100%电流需求时，电源只看到50%的电流需求变化。管理50%而不是100%的电流需求变化对电源来说容易得多，而且几乎消除了高压上冲效应，因而避免了对待测设备的任何损坏可能。在本例中可以使用简单便宜的阻性负载作为预负载。任何比例都是好的。换句话说，为了获得瞬态响应和上冲规格的改善，这个新增负载吸收40%、50%还是60%的电流需求并不是关键。
图4：使用预负载的测试方案示意图。
使用预负载的缺点是要求两倍的直流输出电流。幸运的是，如果你使用AMETEK的开关电源，额外功率要求的代价是相当便宜的。因此与专门的电源子系统来说，针对这种特殊应用使用预负载是一种成本很低、实用性更强的方法。
图5:开关电源架构。
摆率
下一个需要考虑的规格参数是直流输出电压的压摆率(上升和下降时间)。为了改善纹波和噪声性能，直流可编程电源的输出滤波器中会使用存储大量能量的大电容。这个滤波器的充放电时间和待测设备的电流需求是决定电源压摆率的主要因素。压摆率基本上与所连的待测设备无关。
对于大多数AMETEK电源来说，直流输出上升时间对大部分应用而言是足够快的。只需考虑直流输出下降时间。下降时间不仅取决于可编程电源直流输出端的内部LCR滤波网络，而且取决于所连接的待测设备。如果与电源电流容量相比待测设备抽取的电流相对较小，那么输出电容中存储的能量在通过待测设备耗尽之前可能要花很长的时间。如果待测设备的最小电流要求至少是电源容量的60%，那么存储的能量将立即释放掉，输出电压的下降时间是最短的。虽然如此，在大多数情况下直流输出下降时间都要比直流输出上升时间慢两到三倍。
改善直流输出上升时间的一种方法是选择具有更高直流输出范围的可编程电源。例如，如果待测设备是与汽车相关的设备，一个30VDC的电源可以覆盖所有测试应用，那就选择一个60VDC的可编程电源，但只使用到30VDC。这样做的理由是60VDC电源的输出电容要比30VDC可编程电源的输出电容小很多。两种电源的输出电压从0V到满刻度的时间是相等的。换句话说，当观察单位为V/ms的上升时间时，60VDC电源的上升时间要比30VDC电源快一倍。
为了改善直流输出下降时间，可以在待测设备或电源的直流输出端并联一个预负载。不过要确保预负载和待测设备加在一起的总电流需求至少要达到可编程电源电流能力的65%。这个方法要求电源提供更多的功率，因为在相同输出电流条件下要求更大的直流输出电压范围。
典型的输出电流摆率是45A/ms。AMETEK可编程电源公司生产的一些直流电源还支持固态激光应用。这些是输出电流摆率高达400A/ms的电流源。
将电子负载与电源串联起来、并将电子负载用作电流调制器可以实现更快的电流摆率。这种组合允许电流摆率高达6000A/ms。
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