進一步提升電源使用技巧的4種方法圖解

電源是將其它形式的能轉(zhuǎn)換成電能的裝置。電源自“磁生電”原理，由水力、風力、海潮、水壩水壓差、太陽能等可再生能源，及燒煤炭、油渣等產(chǎn)生電力來源。常見的電源是干電池（直流電）與家用的110V-220V 交流電源。

當今的設(shè)計對為其上電的系統(tǒng)提出了更高的要求。您可能會發(fā)現(xiàn)，很多的設(shè)計問題是由電源系統(tǒng)引起的。為進一步提升您的電源使用技能，本電子書在第一期的基礎(chǔ)上又增加了四種技巧。

提升電源使用技巧（一）-為低功耗設(shè)備供電

很多設(shè)備都是為使用低電壓、低電流而設(shè)計的。如果功率過高，這些低功率設(shè)備很容易受到損壞。避免電源損壞的最佳方法是使用專為低功率應(yīng)用而設(shè)計的電源。

對于更高功率的電源，即便其最小的 OCP(過流保護)值也可能還是不夠低。就以最受歡迎的 120 W 臺式電源為例，它的 OCP 值最小也是限制到 100 mA 或更高。低功率的設(shè)備更適合使用低功率的電源。例如，電流一旦超過 20 mA 就會損壞 LED 陣列樣品。此時需要電源能夠通過 CV/CC 跳變或 OCP 來限制電流，從而保護設(shè)備。

CV/CC 跳變可將電流保持在限定范圍內(nèi)，防止出現(xiàn)過流情況。消除了過流情況，電源就會回到正常的工作狀態(tài)。圖1是把電流限制在 20 mA 以下的一個簡單示例。

圖1：表征 CC 極限值小于 20 mA 的小型 LED 陣列的電壓和電流

OCP 是一種閉鎖功能。一旦電流超過 20 mA，輸出就會設(shè)為 0 伏并保持在零位。清除 OCP 即可重新啟動輸出。

輸出功率較低的電源與輸出功率較高的電源相比,其噪聲更低。那些用于測試 LED 陣列的電源,其輸出噪聲通常都小于 350 uVrms。

E36312A 三路輸出電源在所有三路輸 出上均有 20 mA 的量程，非常適于測量低電流。使用它的低量程測量小于 20 mA 的電流時，我們可以獲得更高的分辨率和精度。

提升電源使用技巧（二）-表征不斷變動的功耗狀態(tài)

許多設(shè)備都被設(shè)計為能夠在不同的時間使用不同的功耗。某些設(shè)備可在工作狀態(tài)與睡眠狀態(tài)之間切換功耗，從而延長電池的使用壽命。電池和電容器都需要經(jīng)常充 電。在過去，通常是用外部分析儀來記錄電壓和電流隨時間的變化。

為超級電容器充電

我們可以使用臺式電源來確定超級電容器的充電率。超級電容器可以儲蓄大量電能，因而需要特別小心，以免對其造成損壞。三個主要關(guān)注點包括：

1、電壓極性

2、限制充電率

3、防止過壓

超級電容器的工作電壓通常設(shè)計為 2.7 V 或更低。通過將多個超級電容器串聯(lián)，我們可以獲得更高的充電電壓。但此時需要采取措施來限制充電電流，因為超級電容器的串聯(lián)電阻較低，無法自行限制充電電流。

我們可以對臺式電源最大電壓和恒流限制來進行配置。電源將會監(jiān)測電壓和電流情況。對于測量結(jié)果隨時間的變化，我們可以手動收集，也可以用計算機來收集。

簡單的程序或應(yīng)用軟件(如 BenchVue)可以幫助檢索電源，以便搜集數(shù)據(jù)并繪制圖形。某些新款臺式電源配有圖形用戶界面，還可直接使用 USB 存儲器進行記錄。圖 2 中的示例是超級電容器在未達到2.7V的電壓極限之前，以5A的最大速率進行充電的情況。

圖2：E36312A 正在捕獲一個 100 F 超級電容器的充電情況

當電容器達到 2.7V 以后，吸收的電流將會越來越少。電容器完成充電之后必須及時拔除電源，以避免它向電源放電。USB 中的數(shù)據(jù)可以導(dǎo)入 Excel 進行深入分析。

提升電源使用技巧（三）-了解瞬態(tài)響應(yīng)

您注意過在啟動空調(diào)以后屋里的燈光瞬間變暗的情況嗎？這是因為空調(diào)吸收了大量電流，致使供電電壓下降，進而導(dǎo)致了燈光變暗。一小段時間之后，電壓還會恢復(fù)正常。

直流電源上的輸出阻抗，也會造成類似的電壓瞬變。對電流的需求突然增加時，電源的輸出電壓就會瞬間下降。同理，電流的下降會導(dǎo)致電源電壓突然升高。瞬態(tài)響應(yīng)是電源在負載的巨大變化中恢復(fù)正常的速度。例如，對于 E36312A 來說，當電流從 50% 變到 100% 時，其恢復(fù)到 15 mV 的瞬態(tài)響應(yīng)時間是 50 us。通道 1 的最大電流是 5 A，50% 就是 2.5 A。

“直流電流瞬態(tài)響應(yīng)：瞬態(tài)響應(yīng)是什么？如何測量？為什么它如此重要？”

圖3：上方顯示的是電流從 50% 升至 100%，然后又返回 50% 所發(fā)生的電流曲線變化。響應(yīng)電壓如下方所示，其中包括小的瞬態(tài)變化。

圖4：圖中的輸出電壓顯示了較小的電壓瞬態(tài)變化。

圖5a：在 E36312A 的通道 1 上進行瞬態(tài)測量。在電流從滿負載減至一半以后，電壓在 30 us內(nèi)恢復(fù)至 15 mV，反之亦然。

圖5b：峰值電壓通常與負載特性密切相關(guān)，因此不會被表征。切記，要用較短的電線并且雙絞，以便實現(xiàn)更快的瞬態(tài)響應(yīng)。

提升電源使用技巧（四）-使用列表模式動態(tài)地改變輸出

列表模式使電源可以像模數(shù)轉(zhuǎn)換器(DAC)或低頻波形發(fā)生器一樣工作。典型應(yīng)用包括生成脈沖序列、斜波和階梯波形。擁有列表模式的電源有很多，其最大步進從100 到 512 步不等。

是的電源產(chǎn)品擁有多種觸發(fā)選擇，可讓多通道電源或外部儀器利用列表模式保持同步。在列表模式中，通常每一步都會包括電壓電平、電流限制和輸出觸發(fā)。以下是一些其他選擇：

1、使用外部觸發(fā)或通過按鍵來啟動列表

2、根據(jù)時間或觸發(fā)來推進每個點

3、輸出一次列表，或者重復(fù)它

4、為多路輸出電源的每路輸出使用一個獨特的列表

5、保持在最后一次的電壓進行輸出，或在列表結(jié)束時返回到初始電壓

例如，由于人眼能夠感應(yīng)到光線的非線性變化，因此我們可以使用列表模式讓燈光以非線性的方式變暗。沿著圖6中的曲線改變燈泡電壓，燈光會更加流暢地逐漸變暗。生成輸出電壓的列表時，使用的就是這條曲線上的各個點。

圖6：沿著一條曲線改變燈泡電壓可以制造出流暢的燈光秀

電源的性能指標

優(yōu)質(zhì)的電源一般具有FCC、美國UL和中國長城等多國認證標志。這些認證是認證機構(gòu)根據(jù)行業(yè)內(nèi)技術(shù)規(guī)范對電源制定的專業(yè)標準，包括生產(chǎn)流程、電磁干擾、安全保護等，凡是符合一定指標的產(chǎn)品在申報認證通過后，才能在包裝和產(chǎn)品表面使用認證標志，具有一定的權(quán)威性。

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