在測試系統(tǒng)中如何選擇DC系統(tǒng)電源
更多的功率和電流
新一代通信和數(shù)字信息系統(tǒng)所需的DC功率和電流一直在呈指數(shù)級提高。與此相適應,分布式功率結構(DPAs)也在不斷發(fā)展。這推動著開關電源設計的性能和效率不斷提高,而且要求更高的功率,從而給測試設備市場帶來了技術的改進,以便為這些市場上的供電設備和測試設備提供支持。
這些系統(tǒng)中的許多元器件和組件都要求高達幾千瓦的DC功率,如基站RF功放和海量數(shù)據存儲設備。許多設備從24V或48V DPA總線供電。它們可能采用DC/DC轉換器,創(chuàng)建較低的本地總線電壓。負荷點(POL)穩(wěn)壓器為最終負荷提供最終電壓電平,而不管其是微處理器、數(shù)字電路、模擬電路還是其它器件。POL穩(wěn)壓器可以量身定制,提供特定負荷所需的性能。
為適應這些市場趨勢,測試設備供應商現(xiàn)在針對這些市場為測試設備提供了功率更高、密度更高的系統(tǒng)DC電源。其中一個實例是Agilent N5700 DC電源家族。這些電源在真正的1U高的全機架寬度封裝中,提供了750W或1,500W的輸出功率及6V ~ 600V輸出。多臺設備可以連接起來,實現(xiàn)更高的功率。這些功能使其特別適合高功率測試應用,包括測試基站功放和數(shù)據存儲系統(tǒng),同時最大限度地降低測試機架空間要求。
高性能不再是線性電源專利
通過采用POL穩(wěn)壓器,DPA還在需要的地方提供了更高的性能,如為靈敏的模擬和混合信號組件供電。測試設備供應商再次作出反應。更高的開關頻率、基于交替開關的結構、完善的濾波技術及精心設計,創(chuàng)造出能夠達到線性電源性 能的新一代程控測試用系統(tǒng)DC電源。其中一個實例是Agilent N6700模塊化電源系統(tǒng)。其密度約比同類的線性電源高出三倍,擁有最高4個輸出,在1U高的封裝中提供總計高達400瓦的輸出功率。同時,其輸出噪聲和瞬態(tài)響應與線性電源相當,如表1所示。它特別適合許多低噪聲測試應用,如模擬PCB測試,而過去只有線性程控DC電源才被視為可以接受的電源。
對共模噪聲電流的考慮
在共模噪聲電流性能上,線性DC電源一般要優(yōu)于開關 DC電源。這在某些對噪聲敏感的應用中可能會成為問題。如圖3所示,共模噪聲電流是從輸出端與地之間的電流噪聲信號。相對較高的相關阻抗,共模噪聲本身就是電流信號。
在傳統(tǒng)開關DC電源中,共模噪聲電流通常要高得多。開關晶體管的高壓轉換(dV/dt)在電容上耦合到輸出,生成高達幾百mA的峰值高頻電流。相比之下,正確設計的線性DC電源通常只會生成幾微安的峰值共模噪聲電流。值得一提的是,如果設計不慎,即使線性DC電源仍能夠生成幾mA的峰值共模噪聲電流。
高頻峰值電壓疊加在DC輸出電壓上時,共模噪聲電流可能會成為問題。這取決于DUT通路中的電流幅度和阻抗不平衡。如果足夠大,這要比常模(差模)噪聲電壓更加麻煩。一般來說,微安級的線性DC電源可以忽略不計,而傳統(tǒng)開關DC電源幾百毫安的電流則可能會引起關注。由于共模噪聲電流經常被錯誤理解或忽略,人們可能會留下錯誤的印象,即開關DC電源有高共模噪聲電流,從而認為所有開關 DC電源都不適合進行測試。
但事實證明,共模噪聲電流通常對大多數(shù)應用并不是問題,大多數(shù)應用對噪聲相對并不敏感。例如,這里討論的通信和數(shù)字信息系統(tǒng)使用的器件在實際使用時就通過開關 DC電源供電。同樣,數(shù)字電路在電路板上生成相當大的噪聲,本身就有明顯的噪聲余量。
在共模噪聲電流是問題的情況下,例如,與某些靈敏的模擬電路一樣(如雷達中),增加濾波技術是一個選擇。然后,測試工程師會利用開關 DC電源提供的優(yōu)勢。優(yōu)秀的開關 DC電源可以在測試夾具上采用相應的低通濾波技術,能夠衰減共模噪聲電流中存在的高頻諧波。這些濾波技術還可以有效用于其它高頻噪聲上,包括AC源EMI和接地環(huán)路拾取噪聲。不管采用哪種電源結構,都可能會存在這些其它噪聲。
表2匯總了各種DC電源典型的共模噪聲電流性能。通過認真設計電源,可以最大限度地降低共模噪聲電流,使系統(tǒng)開關DC電源適合低噪聲測試的應用。例如,Agilent N6762A DC電源模塊就是專門設計的開關 DC電源,其峰值共模噪聲電流不到2毫安。由于其更接近于線性電源的性能,而不是傳統(tǒng)開關電源的性能,因此不管用于什么應用,其都不可能成為問題。
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