R&S®Essentials | Теоретические основы источников питания

Дистанционное измерение

Автор: Пол Денисовски (Paul Denisowski), специалист по контрольно-измерительному оборудованию

В этой статье рассматривается применение функции дистанционного измерения в настольных источниках питания постоянного тока.

Что такое дистанционное измерение в источниках питания?

Пользователи настольных источников питания постоянного тока обычно задают напряжение, которое они хотят получить на нагрузке. Однако подводящие кабели источника питания могут снижать напряжение на нагрузке, т. к. они имеют ненулевое сопротивление. Сопротивление возрастает по мере увеличения длины кабеля и/или уменьшения его толщины. Во многих случаях сопротивлением кабелей и связанным с ним снижением напряжения можно пренебречь, однако это может стать важным фактором при работе с высокими токами или малыми сопротивлениями нагрузки.

Источники питания с функцией дистанционного измерения, которая также известна как четырехпроводное подключение, способны компенсировать снижение напряжения. Для этого фактическое напряжение на испытуемом устройстве измеряется с помощью пары измерительных линий, которые проходят отдельно от линий питания. Выходное напряжение источника питания регулируется на основе измеренного значения, и в результате на испытуемое устройство подается требуемое напряжение. В зависимости от модели, источники питания Rohde & Schwarz обеспечивают дистанционное измерение (четырехпроводное подключение) для каждого выходного канала.

Задняя панель R&S®HMP4040 с измерительными линиями и линиями питания.

Наиболее простым решением этой задачи является измерение выходного напряжения непосредственно на нагрузке, а не на выходных клеммах источника питания. Данная методика называется «дистанционное измерение».

Как работает дистанционное измерение?

Для дистанционного измерения применяется дополнительный набор измерительных кабелей, позволяющих измерять напряжение максимально близко к нагрузке. Эти измерительные кабели подключаются к очень высокому импедансу на источнике, поэтому в них (почти полностью) отсутствуют ток и разность потенциалов. Используя измеренное значение напряжения, источник питания затем может отрегулировать свой выход, чтобы обеспечить подачу требуемого напряжения на нагрузку.

В нашем примере снижение напряжения на 0,3 В было скомпенсировано путем увеличения выходного напряжения на источнике питания до 5,3 В.

Встроенные измерения

Предлагаемые Rohde & Schwarz источники питания постоянного тока имеют разнообразные встроенные функции измерений и во многих случаях заменяют собой дополнительные приборы, такие как внешний осциллограф или мультиметр для измерений мгновенной мощности. Главное преимущество встроенных функций измерений состоит в том, что к источнику питания не подключается дополнительная нагрузка и поэтому отсутствует дополнительное напряжение нагрузки. Кроме того, эти функции очень удобны и упрощают измерительную установку.

Векторные генераторы сигналов предоставляют дополнительные функции анализа на основе статистических данных, включая минимальные, максимальные и средние значения мощности, напряжения и тока, а также счетчик энергии.

Прецизионные источники питания (например, R&S®NGL200, R&S®NGM200 и R&S®NGU ) поддерживают измерения с 6,5-разрядным разрешением. Если источник питания также оснащен высокоскоростным АЦП (например, R&S®NGM200 и R&S®NGU), он способен обнаруживать и измерять быстрые переходные процессы.

Измеренные значения можно протоколировать по времени с помощью функций регистрации данных. Некоторые источники питания с крупным дисплеем также имеют функции графического анализа.

Функция цифрового вольтметра

Некоторые источники питания могут оснащаться дополнительным встроенным цифровым вольтметром, который расширяет возможности встроенных функций измерения. Цифровой вольтметр позволяет измерять напряжение в любой точке внутри испытуемого устройства. Благодаря этому не требуется дополнительный мультиметр.

Опция цифрового вольтметра доступна для всех моделей R&S®NGM200 и R&S®NGU201.

Это автоматический динамический процесс. После подключения измерительных кабелей и включения функции дистанционного измерения источник питания автоматически непрерывно подстраивает выходное напряжение согласно требуемому значению.

Регистрация данных

Результаты измерений содержат наглядный обзор текущих значений напряжения, тока и мощности, измеренных на испытуемом устройстве, однако во многих случаях необходимо контролировать изменения этих значений, которые отражают работу испытуемого устройства, в течение длительного времени, с высоким разрешением по времени или с сочетанием обоих факторов.

Стандартная и быстрая регистрация данных

Большинство источников питания Rohde & Schwarz имеют стандартную функцию регистрации данных, а некоторые модели также поддерживают быструю регистрацию данных (быстрое протоколирование). Функция стандартной регистрации данных собирает все данные измерений одновременно во всех активных каналах и сохраняет их в один общий файл. Настройки стандартной регистрации данных доступны в меню источника питания постоянного тока.

Источники питания R&S®NGM200 и R&S®NGU дополнительно поддерживают быстрое протоколирование. Функция быстрой регистрации данных (FastLog) со скоростью до 500 тыс. отсчетов/с позволяет записывать значения напряжения и тока по времени аналогично осциллографу. Это помогает анализировать энергопотребление различных функциональных блоков испытуемого устройства и выявлять ошибки в схеме испытуемого устройства.

Функция быстрой регистрации данных собирает данные измерений для отдельных каналов источника питания и сохраняет их в отдельные файлы. Настройки быстрой регистрации данных доступны в меню настроек каналов. Путем регистрации значений тока, протекающего через аналоговые датчики (например, фотоячейки и термисторы), можно собирать данные об окружающей среде (например, о температуре и уровне освещенности).

Заключение

  • Сопротивление кабелей может приводить к снижению напряжения на нагрузке.
  • В большинстве случаев этим можно пренебречь, однако данный фактор может играть важную роль при работе с малыми сопротивлениями нагрузки или высокими токами.
  • Для дистанционного измерения используется дополнительная пара кабелей, с помощью которых напряжение измеряется непосредственно на нагрузке.
  • В зависимости от измеренного напряжения источник питания может увеличивать выходное напряжение, чтобы компенсировать снижение напряжения в линиях питания.
  • Как правило, это автоматический динамический процесс, который после настройки не требует вмешательства пользователя.

Хотите узнать больше?

Хотите узнать больше о теоретических основах испытаний?

Подпишитесь на нашу новостную рассылку

Прочие учебные материалы