在測(cè)試系統(tǒng)中如何選擇DC系統(tǒng)電源

通常認(rèn)為，測(cè)試系統(tǒng)要求使用線性電源，因?yàn)榫€性電源具有輸出噪聲低、快輸出響應(yīng)等優(yōu)勢(shì)。但是，精心設(shè)計(jì)的開(kāi)關(guān)電源同樣會(huì)實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的性能，可以與優(yōu)秀的線性電源相媲美。電子產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)格局正在不斷變化，特別是通信和信息系統(tǒng)，這需要更高的DC功率和電流為其組件和器件供電。在選擇系統(tǒng)DC電源時(shí)，更高的功率要求給測(cè)試帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。對(duì)更高功率的應(yīng)用，由于體積、供貨時(shí)間和成本，開(kāi)關(guān)系統(tǒng)DC電源通常是首選。新一代開(kāi)關(guān)系統(tǒng)DC電源可以達(dá)到線性電源的性能，同時(shí)提供更高的功率密度。在許多情況下，這可能是更好的整體選擇，它可以節(jié)約機(jī)架空間，降低成本，同時(shí)滿足性能需求。因此，根據(jù)要求、而不是根據(jù)電源的工作類型來(lái)選擇電源，是最明智的方法。

　　線性DC電源結(jié)構(gòu)
　　如圖1所示，線性DC電源的概念和基本實(shí)現(xiàn)方式相對(duì)來(lái)說(shuō)都非常簡(jiǎn)單：
　　1.變壓器把AC電壓轉(zhuǎn)換成與要求的最大DC輸出電壓相一致的值。
　　2.AC電壓被整流為DC電壓。
　　3.大功率電解電容器濾波掉疊加在未穩(wěn)壓的DC電壓上的大部分AC紋波電壓。
　　4.串聯(lián)的功率晶體管控制著未穩(wěn)壓的DC電壓和穩(wěn)壓的DC輸出電壓之差。為正確穩(wěn)壓，在串聯(lián)的晶體管中必需保持一些電壓。
　　5.誤差信號(hào)放大器比較輸出電壓與參考電壓，在期望的設(shè)置上穩(wěn)定輸出。
　　6.最后，輸出濾波電容器進(jìn)一步降低AC輸出噪聲和紋波，降低輸出阻抗，實(shí)現(xiàn)更加理想的純電壓源特點(diǎn)。

　　線性DC電源設(shè)計(jì)已經(jīng)非常成熟，現(xiàn)在主要是逐漸增加效率和改善熱量管理。在正確實(shí)現(xiàn)時(shí)，其簡(jiǎn)明配置具有以下的優(yōu)點(diǎn)：對(duì)AC源和負(fù)載的變化具有快速的輸出瞬態(tài)響應(yīng)；低輸出噪聲和紋波；低電流共模噪聲；在較低輸出功率上非常經(jīng)濟(jì) (在大約500W以下)
　　它存在的缺點(diǎn)主要有：功率效率差，在全部輸出電壓時(shí)一般不到60%，在更低的輸出電壓設(shè)置上，效率會(huì)進(jìn)一步下降；物理尺寸大，重量高；在較高的功率上成本高 (在大約500W以上)。

　　傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)DC電源結(jié)構(gòu)
　　圖2所示的基本開(kāi)關(guān)電源要復(fù)雜得多：
　　1，首先對(duì)AC輸入進(jìn)行整流和濾波，提供未穩(wěn)壓的高壓DC，為下一步DC到DC轉(zhuǎn)換電路供電；
　　2，功率晶體管開(kāi)關(guān)將直流轉(zhuǎn)換為20 kHz ～ 50 kHz高壓高頻 AC脈沖；
　　3，根據(jù)輸出電壓的要求選擇適當(dāng)線匝比率的AC脈沖電壓變壓器；
　　4，這個(gè)變壓器將AC脈沖電壓整流成脈沖 DC電壓；
　　5，LC (電感器／電容器)輸出濾波器把脈沖DC電壓平均成電源輸出上的連續(xù)DC電壓；
　　6，與線性電源一樣，誤差信號(hào)放大器比較DC輸出電壓與參考電壓，在期望的設(shè)置上穩(wěn)定輸出；
　　7，調(diào)制器電路把誤差信號(hào)放大器信號(hào)轉(zhuǎn)換成高頻脈寬調(diào)制的波形，驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)電源晶體管。
　　傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)DC電源所具有的優(yōu)點(diǎn)如下：功率轉(zhuǎn)換效率高，一般達(dá)到80% ；對(duì)于較高功率可以做得體積小，重量輕；成本比較低，特別是在較高功率時(shí)。
　　傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)DC電源存在的缺點(diǎn)是：高輸出噪聲和紋波；高共模電流噪聲；對(duì)AC源和DC輸出負(fù)載變化響應(yīng)慢。
　　傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)DC電源性能在很大程度上是針對(duì)成本、效率和體積優(yōu)化的結(jié)果，而這幾個(gè)方面正是線性 DC電源所缺乏的。在正確優(yōu)化時(shí)，開(kāi)關(guān) DC電源可以與線性DC電源有效地展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)。