如何為測(cè)試應(yīng)用確定最佳電源，第二部分隔離和接地

評(píng)估隔離電源質(zhì)量的另一個(gè)指標(biāo)是其輸出與電源線的隔離。具有高隔離度的電源進(jìn)一步降低了電源輸出的噪聲。良好的隔離阻抗水平包括大于 1GΩ 的參數(shù)與小于 1nF 的并聯(lián)參數(shù)，并且屏蔽得足夠好以支持小于 5μA 的共模電流。

不幸的是，很少有儀器能達(dá)到或超過(guò)這些準(zhǔn)則。低頻 60Hz 設(shè)計(jì)可能滿足共模電流規(guī)格，但達(dá)不到直流電阻和電容數(shù)據(jù);開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)可能具有低電容和更高的直流隔離，但共模電流過(guò)大。在某些應(yīng)用中，直流隔離電阻和電容比共模電流更重要。

高阻抗很重要的一種情況是當(dāng)電源為由線性放大器驅(qū)動(dòng)的電路供電時(shí)。在這種情況下，電源是線性放大器負(fù)載的一部分，大的電源電容會(huì)給放大器帶來(lái)穩(wěn)定性問(wèn)題?；蛘?，用于為低壓電阻分壓器或極低電流測(cè)量電路供電的電源可能需要低共模電流，而與隔離阻抗無(wú)關(guān)。

通常，隔離度越高，從交流電源線通過(guò)電源耦合的噪聲就越低。當(dāng)應(yīng)用程序涉及其他儀器時(shí)，問(wèn)題變得更加復(fù)雜。在這種情況下，電源中的直流隔離不足可能會(huì)為來(lái)自其他儀器之一的高共模電流提供傳導(dǎo)路徑。對(duì)于任何特定的電源應(yīng)用，了解電源隔離電阻和電容對(duì) DUT 的影響以及初級(jí)和次級(jí)共模電流流過(guò)的路徑或環(huán)路至關(guān)重要，以確定噪聲電壓(常見(jiàn)模電流×阻抗)會(huì)產(chǎn)生，噪聲是否過(guò)大。

確保多通道電源的通道之間充分隔離

如果 DUT 需要單獨(dú)的隔離電源部分，則需要多個(gè)單獨(dú)的隔離電源或單個(gè)多通道輸出電源。如果使用多通道電源，請(qǐng)始終確保電源通道之間的隔離大于 DUT 電路之間所需的隔離。然而，僅僅通過(guò)閱讀多通道電源的數(shù)據(jù)表(或通過(guò)檢查應(yīng)用電路)并不總是很容易確定這一點(diǎn)。

一些電源實(shí)際上并不提供通道之間的隔離。相比之下，例如，吉時(shí)利的 2220-30-1 型雙通道可編程直流電源和 2230-30-1 三通道可編程直流電源(圖 3)分別具有兩個(gè)和三個(gè)完全隔離的通道。當(dāng) DUT 中電路之間的隔離至關(guān)重要時(shí)，請(qǐng)考慮實(shí)際測(cè)量電源在其通道之間的隔離。

圖 3. Keithley 型號(hào) 2220-30-1 雙通道可編程直流電源和 2230-30-1 三通道可編程直流電源。

最大限度地提高輸出精度

如果嚴(yán)格控制負(fù)載電壓對(duì)于研究實(shí)驗(yàn)、器件表征或生產(chǎn)測(cè)試至關(guān)重要，那么仔細(xì)檢查電源的輸出精度和回讀規(guī)范就很重要。但是，如果電源控制其輸出端子的電壓，則該精度可能會(huì)受到影響。需要的是 DUT 上的反饋控制，這意味著電源應(yīng)包括可連接到連接電源線的 DUT 的感測(cè)連接(遠(yuǎn)程感測(cè))。傳感電路測(cè)量 DUT 上的電壓，以便電源可以補(bǔ)償測(cè)試引線中的任何電壓降(圖 4)。

圖 4. 遙感克服了源引線中的電壓降，將編程電壓施加到 DUT。

無(wú)論電源輸出有多準(zhǔn)確，都無(wú)法保證編程輸出電壓與 DUT 負(fù)載上的電壓相同。這是因?yàn)榫哂袃蓚€(gè)源極端子的電源僅在其輸出端子處調(diào)節(jié)其電壓。然而，重要的調(diào)節(jié)電壓是在 DUT 負(fù)載上，而不是在電源的輸出端。電源和負(fù)載由導(dǎo)線分開(kāi)，導(dǎo)線的電阻 (RLead) 取決于導(dǎo)線的長(zhǎng)度、導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性和導(dǎo)體的幾何形狀。在沒(méi)有遙感的情況下，負(fù)載上的電壓為：

如果負(fù)載需要高電流，則 ILoad 很高，VLead 很容易達(dá)到十分之幾伏特，尤其是在電源引線很長(zhǎng)的情況下，例如自動(dòng)測(cè)試機(jī)架中的情況。負(fù)載上的電壓很容易比所需電壓低 80mV 至 160mV(2A 至 4A 流經(jīng) 0.004Ω/英尺的 5 英尺長(zhǎng)、16 號(hào)線)。

遙感技術(shù)通過(guò)將電源的反饋回路擴(kuò)展到負(fù)載的輸入端來(lái)解決引線中的電壓降問(wèn)題。來(lái)自電源的兩條檢測(cè)線連接到 DUT 電源輸入。這些感應(yīng)引線是電壓測(cè)量線，連接到電源中的高阻抗電壓測(cè)量電路。鑒于電壓測(cè)量電路是一個(gè)高輸入阻抗電路，感應(yīng)引線中的電壓降可以忽略不計(jì)。感應(yīng)引線電壓測(cè)量電路成為電源的反饋控制回路。負(fù)載上的電壓通過(guò)感應(yīng)引線反饋到電源。電源提高其輸出以克服源極引線中的電壓降，并且 V Load = V Programmed. 因此，只有通過(guò)遙感才能將電源的精度應(yīng)用于負(fù)載。

結(jié)論

盡管從單功能儀器的角度來(lái)看電源可以被認(rèn)為是簡(jiǎn)單的，但它們的功率輸出包絡(luò)、它們的設(shè)計(jì)拓?fù)?線性與開(kāi)關(guān))、它們的隔離性能以及它們執(zhí)行遙感的能力都是需要考慮的因素。對(duì)于復(fù)雜和敏感的設(shè)計(jì)和測(cè)試應(yīng)用非常重要。由于其中一些參數(shù)未指定，因此可能需要評(píng)估電源。正如本文所述，一些簡(jiǎn)單的測(cè)量可以幫助確保電源滿足預(yù)期應(yīng)用。