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[技術文章] 如何用最簡單的方式進行直流電源轉換測試(DC-DC converter)
2020-08-25

如何用最簡單的方式進行直流電源轉換測試(DC-DC converter),答案就在本文中!

測試DC-DC電源轉換器通常會需要很多儀器來組合,測試連接和操控也相對複雜,導致桌面會非常雜亂。要怎樣才能使DC-DC電源轉換器測試變得簡單呢?

評估和測試一個DC-DC電源模組,通常有很多的測試項目,常見的項目如:

1. 輸入電壓,電流及功率
2. 輸出電壓,電流及功率
3. 輸出電壓精度
4. 輸入端湧浪電流
5. 連波雜訊
6. 電源/負載調整率
7. 轉換效率
8. 輸出電壓上升時間
9. 輸入輸出開啟及關閉的延遲時間
10. 待機空耗功率
 
這麼多個測項導致測試DC-DC converter需要很多儀器來組合,造成桌面非常混亂,測試連接和操控也比較複雜。要怎樣才能使DC-DC converter測試變得簡單呢?
推薦您使用Keysight N6705C直流電源分析儀!
 
直流電源分析系統——N6700系列 出新的電子負載模組囉!使用 N679X 系列電子負載模組,並配合 Benchvue 自動控制軟體,即使沒有任何程控經驗的電源工程師都可以做到自動化測試,並且自動生成報告!

首先、我們來看看 N679X 系列電子負載的關鍵指標:

- 支援 N6705CN6700CN6701CN6702C 主機
- 提供100W 模組(N6791A,60V,20A)和 200W 模組(N6792A,60V,40A
- 四種不同的工作模式:恆定電壓、恆定電流、恆定功率和恆定電阻
- 電流精度 0.04%;電壓精度 0.03%
- 最快電流斜率,2.4A/us (N6791A);5A/us(N6792)

現在,我們要跟大家分享利用直流電源分析儀N6705C搭配 N679X 電子負載,測試電源的瞬態響應、負載效應及效率的好處。

電源負載暫態響應時間

迴授電路是電源設計的關鍵和難點,而迴授電路的頻寬決定電源對負載電流變化的回應能力。如果電源迴授電路輸入和輸出之間的時延接近臨界值,電源會變得不穩定並發生振盪,因此對於暫態響應/回應時間進行測試至關重要。

圖1. 暫態響應時間圖

 

圖2. 負載暫態響應測試的典型裝置
 
如圖所示,通常測試暫態響應,需要設定電子負載處於 CC 模式時,對電子負載進行程式設計以使負載快速變化,並使用示波器捕獲電源 Vout 的電壓反應。需要強調的是,暫態響應測試時,電子負載的上升時間必須足夠快,通常至少要比被測電源快五倍以上。
 
如果進行連續負載暫態測試,脈衝的重複率應該要足夠慢,才能讓電源迴授電路可在每次瞬態後恢復並穩定下來。我們可以知道,測量的同步對於獲得正確的測量結果至關重要。但是,示波器要如何觸發每一個電流脈衝?

因此,我們可以說N6705C 直流電源分析儀配合 N679X 系列電子負載模組是進行電源暫態響應測試的理想方案!為什麼?

- Keysight N6705C 上升和下降時間比大多數基礎型電源快許多倍,因此它能滿足電源暫態響應測試的負載要求。
- Keysight N6705C 直流電源分析儀主機內建任意波形編輯功能,電壓、電流示波器功能,可即時捕獲暫態響應畫面。
 
通常情況下,這項測試會需要使用示波器,現在,您可以通過使用 N6705C搭配N679X 系列電子負載模組,達到將示波器與直流電源電子負載結合的效果,直接使用一台N6705C即可完成測試,避免這種麻煩。
 
電源CV 負載效應
 
負載效應測量的是當發生瞬態後,穩態輸出電流的變化引起的電源輸出電壓的變化。輸出電流的這種變化通常是從無負載到滿負載的變化。在測量之前,先將被測電源的輸出電壓達到指定的穩定時間。然後設定電子負載工作與在 CC 模式下,改變電子負載電流設置從無負載改成滿負載。

 

上圖. CV 負載效應時間圖  |  下圖. CV 負載效應測試的典型裝置
 
透過使用 N679X 系列電子負載模組,您可以快速執行甚至簡化這項測試。N679X 系列電子負載模組提供四種工作模式:CV、CC、CR 和 CP ,並借助 N6705C 直流電源分析儀主機上的任意波形功能,您可以輕鬆實現從無負載到滿負載的變化。
 
同時,N679X 電子負載具有極高的電壓測量精度,這種精度水準對很多電源測試就已經足夠,因此不需要另外使用數位電錶,讓您的測試配置極簡化

 

 

圖 8. Keysight N6791A 上的負載效應設置螢幕擷取畫面
 
圖8 顯示了 N6790 系列電子負載如何通過簡單的程式設計,使用訊號產生器創建從滿載到零負載的電流階級。
 
經過足夠的穩定的時間後,您可以直接從前面板讀取電壓測量值,以保證 Vout 符合技術指標。
 
電源效率

電源效率是指其總輸出功率與總輸入功率之比。例如 DC/DC 電源輸入連接到直流電源,輸出連接到電子負載,分別使用直流電源或電子負載測量輸入和輸出的功率,即可計算出電源的效率。

對於效率測試來說,選擇測量精度水準符合需求的電子負載至關重要。尤其是使用電子負載測量輸出功率時更是如此。在某些測試中,您會希望在不同的負載點測試效率,因為電源效率會根據負載水平而變化。N679X 系列電子負載具有執行這類型效率測試所需的全部必要功能。測量系統還提供準確的測量洞察能力,不需額外使用功率計。僅需要使用內建 CP 工作模式,即可快速輕鬆切換不同的負載檔位。
 
結論
 
在您進行DC-DC電源測試時,N679X 系列電子負載模組可以為您提供優異的性能和速度。無論何種測試環境,也無論是工作臺或系統應用,您都可以獲得高品質和高可靠性以及卓越的性能和功能,它簡化了測試系統的組合,還可以提供高準確性和可重複性。

N679X 系列與 N6700 電源模組可搭配多款N6700系列主機,達到真正的綜合測試解決方案,非常適合用於直流電源轉換測試(DC-DC converter)。

 
點我查看白皮書:四種常見的電子負載應用直流負載基本原理和應用說明

* 相關產品:N6705C電源分析儀 / N6790 系列電子負載模組

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