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精通電源—利用自動(dòng)量程調(diào)節(jié)等輸出更大電流和更高電壓

更新時(shí)間:2024-05-21      點(diǎn)擊次數(shù):260


選擇電源好比選擇一雙合腳的鞋子,您選擇的電源要適合您的應(yīng)用。就功率而言,太小的電源無法為器件正常供電,而太大的電源又無法提供足夠的分辨率來設(shè)電壓和電流限值。自動(dòng)量程調(diào)節(jié)、自動(dòng)串聯(lián)和自動(dòng)并聯(lián)功能可使電源具有較低的輸出功率,從而滿足更多器件的功率要求。低功率電源的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在輸出噪聲低、響應(yīng)時(shí)間短和精度提高方面。新型 200 W E36200 系列屬于自動(dòng)量程調(diào)節(jié)電源,用于替代較早的 200 W E3633A 和 E3634A,而且可以針對(duì)不同電源架構(gòu)提供實(shí)際比較。

比較輸出架構(gòu)簡(jiǎn)單的方法是使用圖表。輸出特征采用圖形方式來表示所有的有效電壓和電流組合。它繪制出一個(gè)區(qū)域的邊界,這個(gè)區(qū)域內(nèi)包含了特定輸出下的所有電壓和電流組合。輸出特征內(nèi)的任意電壓—電流組合都是該電源的一個(gè)有效工作點(diǎn)。

電源輸出特征主要有以下三種類型:

• 矩形(最常見)

• 雙量程

• 自動(dòng)量程

它們之間的主要區(qū)別在于輸出特征的形狀,下面對(duì)此詳加探討。

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矩形輸出特征

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查看圖 1 中的電壓—電流圖時(shí),如果看到矩形輸出特征的形狀是一個(gè)長(zhǎng)方形,我們不用感到奇怪。最大功率是指在最大電壓和最大電流時(shí)產(chǎn)生的功率。例如,一個(gè) 20 V、10A、200 W 的電源呈現(xiàn)矩形輸出特征。您可以將電壓設(shè)置為 0 到 20 V 之間的任意值,將電流設(shè)置為 0 到 10 A 之間的任意值。由于 20 V x 10 A = 200 W,因此在最大電壓和電流設(shè)置下會(huì)出現(xiàn)一個(gè)最大功率點(diǎn) Pmax。

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這種電源的缺點(diǎn)在于,它只能在 20 V,10 A 時(shí)提供 200 W 功率。如果需要 20 A,10 V 的話,該電源無法提供。為了解決這個(gè)問題,就出現(xiàn)了雙量程電源。

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雙量程輸出特征

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在觀察電壓—電流圖形時(shí),雙量程輸出特征看上去就像矩形輸出特征發(fā)生了重疊一樣。因此,其最大功率點(diǎn)出現(xiàn)在兩個(gè)電壓—電流的組合處。

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與具有矩形輸出特征的電源相比,具有雙量程輸出特征的電源擁有更加廣泛的輸出范圍。它能覆蓋更多的電壓—電流組合,又不像更大功率電源那樣昂貴、龐大和沉重。在較高量程下可以提供最大電壓 Vmax,在較低量程下可以提供最大電流 Imax。電源無法同時(shí)輸出 Vmax 和Imax。

出于這個(gè)原因,雙量程電源的電壓和電流技術(shù)指標(biāo)為“最大值"。圖 2 所示為200W雙量程 E3633A 實(shí)例,圖 3 為 E3634A。請(qǐng)注意,低量程產(chǎn)生的功率略低于高量程。

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雙量程電源可在高量程或低量程運(yùn)行。在低量程內(nèi),電壓設(shè)置值不能超出低量程的限值,但可以在高量程的限值內(nèi)。如果要切換到較高的電壓,請(qǐng)選擇較高的量程,然后設(shè)置較高的電壓。具有兩個(gè)以上量程的電源不是很常見,因?yàn)樵黾拥膹?fù)雜性幾乎不會(huì)帶來額外的電壓電流組合。

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自動(dòng)量程輸出特征

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如果看電壓-電流圖就會(huì)發(fā)現(xiàn),自動(dòng)量程輸出功能就像是無數(shù)個(gè)能夠提供 Pmax 的矩形輸出特征重疊的結(jié)果。自動(dòng)量程電源無法同時(shí)輸出Vmax 和 Imax,但與雙量程電源相比,它可以提供更多的電壓-電流組合。200 W E36231A 自動(dòng)量程電源和 200 W E3633A 雙量程電源很容易進(jìn)行比較(圖 4)。當(dāng)兩個(gè)電源都提供200W 功率時(shí),E36231A 可提供最高30 V電壓,并在大多數(shù)電壓下能提供更大的電流。

同樣,E36232A 可提供最高 60 V 電壓,并且能提供比 E3634A 大 10 A 的電流。

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自動(dòng)并聯(lián):合并兩路輸出,形成雙倍電流的單路輸出

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是德科技的新型 400 W E36233A 自動(dòng)量程電源提供兩路獨(dú)立的輸出,每路輸出都等同于一個(gè) E36231A。這就相當(dāng)于在一臺(tái)儀器中有兩個(gè) E36231A。每路輸出最高可輸出 30 V 和 20 A。同樣,400 W E36234A 也提供兩路輸出,具有與 E36232A 相同的特征。每路輸出最高可達(dá) 60 V 和 10 A。自動(dòng)并聯(lián)將兩路輸出組合在一起,形成一個(gè)具有兩倍電流的400W輸出。電源在內(nèi)部進(jìn)行并聯(lián)連接,前面板顯示單個(gè)高電流輸出。自動(dòng)并聯(lián)功能意味著 E36233A 可以輸出高達(dá) 40 A 電流。如果需要更高的電壓,E36234A 在 60 V 時(shí)可輸出近 7 A 的電流。圖 5 所示為 200 W 和 400 W 并聯(lián)輸出的輸出特征。

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自動(dòng)串聯(lián):組合兩路輸出形成兩倍電壓的單路輸出

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只需按一下按鈕,自動(dòng)串聯(lián)就可以將 E36233A 和 E36234A 的兩路輸出組合到一起,形成具有更高電壓的單路輸出。帶有串聯(lián)輸出的E36234A 可以輸出最高 120 V,而E36233A可以輸出 60 V。輸出特征如下圖 6 所示。請(qǐng)注意,自動(dòng)并聯(lián)的 E36234A 和自動(dòng)串聯(lián)的E36233A 具有相同的輸出特征。

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完整的輸出特征:自動(dòng)串聯(lián)與自動(dòng)并聯(lián)相結(jié)合

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您可以將電源配置為自動(dòng)串聯(lián)或自動(dòng)并聯(lián)。繼電器將連接配置為自動(dòng)并聯(lián)和自動(dòng)串聯(lián)。選擇自動(dòng)串聯(lián)或自動(dòng)并聯(lián)時(shí),將輸出設(shè)置為 0 伏會(huì)消除流經(jīng)繼電器的電流,從而延長(zhǎng)其使用壽命。輸出特征代表使用自動(dòng)串聯(lián)或自動(dòng)并聯(lián)時(shí)所有可能的電壓—電流組合。通過自動(dòng)串聯(lián)或自動(dòng)并聯(lián)可以實(shí)現(xiàn)幾種電壓—電流組合。如果其他測(cè)試需要更高的電壓,可以選擇自動(dòng)串聯(lián);如果將來的測(cè)試需要更高的電流,則選擇自動(dòng)并聯(lián).

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在此之前,提供如此豐富的電壓—電流組合需要電源具有兩倍的輸出功率。使用輸出功率較低的電源可以減小電源的物理尺寸,降低輸出噪聲,提高回讀分辨率。如果要替換舊的E3633A 或 E3634A,E36231A 和 E36232A 可以提供相同的電壓—電流組合。

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E36102B        6V/5A/30W

E36103B        20V/2A/40W

E36104B        35V/1A/35W

E36105B        60V/0.6A/36W

E36106B        100V/0.4A/40W

E3632A         15V/30V,7A/4A,120W       

E3633A         8V/20V,20A/10A,200W      

E3634A         25V/50V,7A/4A,200W     

E3620A         25V,1A,25W     

E3630A         6V/20V/-20V,2.5A/0.5A/0.5A,35W     

E3640A         8V/20V,3A/1.5A,30W     

E3641A         35V/60V,0.8A/0.5A,30W    

E3642A         8V/20V,5A/2.5A,50W      

E3643A         35V/60V,1.4A/0.8A,50W     

E3644A         8V/20V,8A/4A,80W     

E3645A         35V/60V,2.2A/1.3A,80W 

E3646A         8V/20V,3A/1.5A,60W      

E3647A         35V/60V,0.8A/0.5A,60W 

E3648A         8V/20V,5A/2.5A,100W

E3649A         35V/60V,1.4A/0.8A,100W

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