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。

當今的設計對為其上電的系統提出了更高的要求。您可能會發現，很多的設計問題是由電源系統引起的。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上又增加了四種技巧。

提升電源使用技巧（一）-為低功耗設備供電

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

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，從而保護設備。

CV/CC 跳變可將電流保持在限定范圍內，防止出現過流情況。消除了過流情況，電源就會回到正常的工作狀態。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

許多設備都被設計為能夠在不同的時間使用不同的功耗。某些設備可在工作狀態與睡眠狀態之間切換功耗，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計為 2.7 V 或更低。通過將多個超級電容器串聯，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。電源將會監測電壓和電流情況。對于測量結果隨時間的變化，我們可以手動收集，也可以用計算機來收集。

簡單的程序或應用軟件(如 BenchVue)可以幫助檢索電源，以便搜集數據并繪制圖形。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 中的數據可以導入 Excel 進行深入分析。

提升電源使用技巧（三）-了解瞬態響應

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

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，電流的下降會導致電源電壓突然升高。瞬態響應是電源在負載的巨大變化中恢復正常的速度。例如，對于 E36312A 來說，當電流從 50% 變到 100% 時，其恢復到 15 mV 的瞬態響應時間是 50 us。通道 1 的最大電流是 5 A，50% 就是 2.5 A。

“直流電流瞬態響應：瞬態響應是什么？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% 所發生的電流曲線變化。響應電壓如下方所示，其中包括小的瞬態變化。

圖4：圖中的輸出電壓顯示了較小的電壓瞬態變化。

圖5a：在 E36312A 的通道 1 上進行瞬態測量。在電流從滿負載減至一半以后，電壓在 30 us內恢復至 15 mV，反之亦然。

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

提升電源使用技巧（四）-使用列表模式動態地改變輸出

列表模式使電源可以像模數轉換器(DAC)或低頻波形發生器一樣工作。典型應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。

是的電源產品擁有多種觸發選擇，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。以下是一些其他選擇：

1、使用外部觸發或通過按鍵來啟動列表

2、根據時間或觸發來推進每個點

3、輸出一次列表，或者重復它

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，或在列表結束時返回到初始電壓

例如，由于人眼能夠感應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

優質的電源一般具有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根據行業內技術規范對電源制定的專業標準，包括生產流程、電磁干擾、安全保護等，凡是符合一定指標的產品在申報認證通過后，才能在包裝和產品表面使用認證標志，具有一定的權威性。

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