如何使用Keysight N6790優(yōu)化電源測(cè)試

在上一期我們給大家分享了，“直流電源分析系統(tǒng)——N6705新添電子負(fù)載模塊”。使用 N679X 系列電子負(fù)載模塊，并配合 Benchvue 拖拽式軟件，即使沒(méi)有任何軟件開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的電源工程師都可以做到自動(dòng)化測(cè)試，并自動(dòng)生成報(bào)告！

圖 1.安裝電源、電子負(fù)載模塊的 N6700

配合 BenchVue 軟件拖拽的自動(dòng)測(cè)試序列

今天我們結(jié)合幾個(gè)測(cè)試案例，再給大家進(jìn)一步分享直流源分析儀搭配 N679X 電子負(fù)載，測(cè)試電源的瞬態(tài)響應(yīng)、負(fù)載效應(yīng)及效率。

首先、我們來(lái)看看 N679X 系列電子負(fù)載的關(guān)鍵指標(biāo)：

■支持 N6705C、N6700C、N6701C、N6702C 主機(jī)

■100W 模塊（N6791A，60V，20A）和 200W 模塊（N6792A，60V，40A）

■四種不同的工作模式：恒定電壓、恒定電流、恒定功率和恒定電阻

■電流精度 0.04%；電壓精度 0.03%

■快電流斜率，2.4A/us (N6791A)；/us(N6792A)

負(fù)載瞬態(tài)恢復(fù)時(shí)間

反饋回路是電源設(shè)計(jì)的關(guān)鍵和難點(diǎn)，而反饋回路的帶寬決定電源對(duì)負(fù)載電流變化的響應(yīng)能力。如果電源反饋回路輸入和輸出之間的時(shí)延接近臨界值，電源會(huì)變得不穩(wěn)定并發(fā)生振蕩，因此瞬態(tài)恢復(fù)/響應(yīng)時(shí)間進(jìn)行測(cè)試至關(guān)重要。

圖 2. 瞬態(tài)恢復(fù)時(shí)間圖

圖 3. 負(fù)載瞬態(tài)恢復(fù)測(cè)試的典型裝置

如圖所示，通常，測(cè)試瞬態(tài)響應(yīng)，需要設(shè)定電子負(fù)載處于 CC 模式時(shí)，對(duì)電子負(fù)載進(jìn)行編程以使負(fù)載快速變化，并使用示波器捕獲電源 V_out 的電壓響應(yīng)。需要強(qiáng)調(diào)的是，瞬態(tài)響應(yīng)測(cè)試時(shí)，電子負(fù)載需要的上升時(shí)間必須足夠快，通常至少要比被測(cè)電源快五倍以上。

如果進(jìn)行連續(xù)負(fù)載瞬態(tài)測(cè)試，脈沖的重復(fù)率應(yīng)足夠慢，以便電源反饋環(huán)路可在每次瞬態(tài)后恢復(fù)并穩(wěn)定下來(lái)。

示波器如何觸發(fā)每一個(gè)電流脈沖？即測(cè)量的同步對(duì)于獲得正確的測(cè)量結(jié)果至關(guān)重要。

N6705C 直流源分析儀配合 N679X 系列電子負(fù)載模塊是進(jìn)行電源瞬態(tài)響應(yīng)測(cè)試的理想方案！

■其上升和下降時(shí)間比大多數(shù)基礎(chǔ)型電源快許多倍，因此它能滿足電源瞬態(tài)恢復(fù)測(cè)試的負(fù)載要求。

■N6705C 直流電源分析儀主機(jī)集成任意波形編輯，電壓、電流示波器可捕獲瞬態(tài)恢復(fù)響應(yīng)。

圖 4. Keysight N6791A 瞬態(tài)恢復(fù)設(shè)置屏幕快照

上面的屏幕快照顯示了 100 Hz 時(shí)在 1. 和 3A 之間產(chǎn)生瞬態(tài)切換的菜單設(shè)置 — 設(shè)置步驟快速簡(jiǎn)便。您還可以使用 N6705C 直流電源分析儀的數(shù)字化儀功能捕獲瞬態(tài)恢復(fù)波形，如圖 5 所示。

圖 5. 瞬態(tài)恢復(fù)數(shù)字化波形

圖 5 顯示了您期望的瞬態(tài)恢復(fù)特性。V₂  是電壓波形，I₂  是電流波形。您可以看到  I₂  中顯示的負(fù)載發(fā)生變化，這引起了  V₂  中的電壓響應(yīng)（下降），從而使其恢復(fù)。m₁  和  m₂  之間的時(shí)間區(qū)域就是瞬態(tài)恢復(fù)時(shí)間。執(zhí)行這項(xiàng)測(cè)試不僅快速，而且非常簡(jiǎn)單。

通常情況下，這項(xiàng)測(cè)試需要使用示波器，但您可以通過(guò)結(jié)合使用 N6705C 示波器與直流電源分析儀，避免這種麻煩。

CV 負(fù)載效應(yīng)

負(fù)載效應(yīng)測(cè)量的是當(dāng)發(fā)生瞬態(tài)后，穩(wěn)態(tài)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(wú)負(fù)載到滿負(fù)載的變化。

在測(cè)量之前，先將被測(cè)電源的輸出電壓達(dá)到的穩(wěn)定時(shí)間。然后設(shè)定電子負(fù)載工作與在 CC 模式下，改變電子負(fù)載電流設(shè)置從無(wú)負(fù)載改成滿負(fù)載。

圖 6.CV 負(fù)載效應(yīng)時(shí)間圖

圖 7. CV 負(fù)載效應(yīng)測(cè)試的典型裝置

使用 N679X 系列電子負(fù)載模塊，您可以快速執(zhí)行甚至簡(jiǎn)化這項(xiàng)測(cè)試。它提供四種工作模式：CV、CC、CR 和 CP ，并借助 N6705C 直流電源分析儀主機(jī)上的任意波形功能，您可以輕松實(shí)現(xiàn)從無(wú)負(fù)載到滿負(fù)載的變化。

同時(shí)，N679X 電子負(fù)載具有*的電壓測(cè)量精度，這種精度水平對(duì)很多電源測(cè)試就已經(jīng)足夠，因此無(wú)需使用獨(dú)立的數(shù)字萬(wàn)用表，使測(cè)試配置極大簡(jiǎn)化。

圖8 顯示了 N6790 系列電子負(fù)載如何通過(guò)簡(jiǎn)單的編程，使用波形發(fā)生器創(chuàng)建從滿載到零負(fù)載的電流階躍。

圖 8. Keysight N6791A 上的負(fù)載效應(yīng)設(shè)置屏幕快照

經(jīng)過(guò)足夠的穩(wěn)定時(shí)間后，您可以直接從前面板讀取電壓測(cè)量值，以保證 V_out 符合技術(shù)指標(biāo)。

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(fù)載, 分別使用直流電源或電子負(fù)載測(cè)量輸入和輸出的功率，即可計(jì)算出電源的效率。

圖 9. DC/DC 電源效率測(cè)試的典型裝置

對(duì)于效率測(cè)試來(lái)說(shuō)，選擇測(cè)量精度水平符合需求的電子負(fù)載至關(guān)重要。尤其是使用電子負(fù)載測(cè)量輸出功率時(shí)更是如此。在某些測(cè)試中，您還希望在不同的負(fù)載點(diǎn)測(cè)試效率，因?yàn)殡娫葱蕰?huì)根據(jù)負(fù)載水平而變化。N679X 系列電子負(fù)載具有執(zhí)行此類效率測(cè)試所需的全部必要功能。測(cè)量系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的測(cè)量洞察力，無(wú)需使用獨(dú)立功率計(jì)。使用 CP 工作模式，您可以快速輕松地切換不同的負(fù)載電平。

圖 10. 恒定功率菜單設(shè)置屏幕快照

N6700 平臺(tái)提供直流電源輸入和進(jìn)行測(cè)量，因?yàn)樗峁┝顺^(guò) 34 種直流電源模塊和 2 個(gè)電子負(fù)載模塊。它是真正的直流電轉(zhuǎn)換效率測(cè)試綜合解決方案，可在單個(gè)平臺(tái)中進(jìn)行簡(jiǎn)單的編程控制和測(cè)量。在單個(gè)平臺(tái)中同時(shí)提供電源和負(fù)載，降低了復(fù)雜性。電源和負(fù)載模塊都使用同一個(gè)時(shí)鐘，因此可以同步執(zhí)行電源和負(fù)載兩端的命令。無(wú)需額外的工作來(lái)保證電源和電子負(fù)載在通信方面相互聯(lián)系。因而無(wú)需任何硬件或軟件同步。

需要強(qiáng)調(diào)的是，由于命令和測(cè)量在電源和負(fù)載之間是同步的，因此您可以在設(shè)置更改時(shí)獲得實(shí)時(shí)效率數(shù)據(jù)。您可以在輸入端使用 N6762A 精密電源模塊，在輸出端使用 N6791A 系列電子負(fù)載模塊。兩個(gè)模塊都在同一臺(tái) N6705C 直流電源分析儀主機(jī)內(nèi)。通過(guò)使用數(shù)據(jù)記錄器，您可以在同一個(gè)屏幕上查看輸入和輸出的功率測(cè)量值， 無(wú)需額外配置。

總結(jié)

在您進(jìn)行電源測(cè)試時(shí)，N679X 系列電子負(fù)載模塊可以為您提供優(yōu)異的性能和速度。無(wú)論何種測(cè)試環(huán)境，也無(wú)論是工作臺(tái)或系統(tǒng)應(yīng)用，您都可以獲得高質(zhì)量和高可靠性以及的性能和功能。它簡(jiǎn)化了測(cè)試系統(tǒng)配置，可以實(shí)現(xiàn)出色的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性。N679X 系列與 N6700 電源模塊以及多種工作臺(tái)主機(jī)和系統(tǒng)主機(jī)集成，構(gòu)成真正的綜合解決方案，用于直流電源轉(zhuǎn)換測(cè)試。