进一步提升电源使用技巧的4种方法图解

电源是将其它形式的能转换成电能的装置。电源自“磁生电”原理，由水力、风力、海潮、水坝水压差、太阳能等可再生能源，及烧煤炭、油渣等产生电力来源。常见的电源是干电池（直流电）与家用的110V-220V 交流电源。

当今的设计对为其上电的系统提出了更高的要求。您可能会发现，很多的设计问题是由电源系统引起的。为进一步提升您的电源使用技能，本电子书在第一期的基础上又增加了四种技巧。

提升电源使用技巧（一）-为低功耗设备供电

很多设备都是为使用低电压、低电流而设计的。如果功率过高，这些低功率设备很容易受到损坏。避免电源损坏的最佳方法是使用专为低功率应用而设计的电源。

对于更高功率的电源，即便其最小的 OCP(过流保护)值也可能还是不够低。就以最受欢迎的 120 W 台式电源为例，它的 OCP 值最小也是限制到 100 mA 或更高。低功率的设备更适合使用低功率的电源。例如，电流一旦超过 20 mA 就会损坏 LED 阵列样品。此时需要电源能够通过 CV/CC 跳变或 OCP 来限制电流，从而保护设备。

CV/CC 跳变可将电流保持在限定范围内，防止出现过流情况。消除了过流情况，电源就会回到正常的工作状态。图1是把电流限制在 20 mA 以下的一个简单示例。

图1：表征 CC 极限值小于 20 mA 的小型 LED 阵列的电压和电流

OCP 是一种闭锁功能。一旦电流超过 20 mA，输出就会设为 0 伏并保持在零位。清除 OCP 即可重新启动输出。

输出功率较低的电源与输出功率较高的电源相比,其噪声更低。那些用于测试 LED 阵列的电源,其输出噪声通常都小于 350 uVrms。

E36312A 三路输出电源在所有三路输 出上均有 20 mA 的量程，非常适于测量低电流。使用它的低量程测量小于 20 mA 的电流时，我们可以获得更高的分辨率和精度。

提升电源使用技巧（二）-表征不断变动的功耗状态

许多设备都被设计为能够在不同的时间使用不同的功耗。某些设备可在工作状态与睡眠状态之间切换功耗，从而延长电池的使用寿命。电池和电容器都需要经常充 电。在过去，通常是用外部分析仪来记录电压和电流随时间的变化。

为超级电容器充电

我们可以使用台式电源来确定超级电容器的充电率。超级电容器可以储蓄大量电能，因而需要特别小心，以免对其造成损坏。三个主要关注点包括：

1、电压极性

2、限制充电率

3、防止过压

超级电容器的工作电压通常设计为 2.7 V 或更低。通过将多个超级电容器串联，我们可以获得更高的充电电压。但此时需要采取措施来限制充电电流，因为超级电容器的串联电阻较低，无法自行限制充电电流。

我们可以对台式电源最大电压和恒流限制来进行配置。电源将会监测电压和电流情况。对于测量结果随时间的变化，我们可以手动收集，也可以用计算机来收集。

简单的程序或应用软件(如 BenchVue)可以帮助检索电源，以便搜集数据并绘制图形。某些新款台式电源配有图形用户界面，还可直接使用 USB 存储器进行记录。图 2 中的示例是超级电容器在未达到2.7V的电压极限之前，以5A的最大速率进行充电的情况。

图2：E36312A 正在捕获一个 100 F 超级电容器的充电情况

当电容器达到 2.7V 以后，吸收的电流将会越来越少。电容器完成充电之后必须及时拔除电源，以避免它向电源放电。USB 中的数据可以导入 Excel 进行深入分析。

提升电源使用技巧（三）-了解瞬态响应

您注意过在启动空调以后屋里的灯光瞬间变暗的情况吗？这是因为空调吸收了大量电流，致使供电电压下降，进而导致了灯光变暗。一小段时间之后，电压还会恢复正常。

直流电源上的输出阻抗，也会造成类似的电压瞬变。对电流的需求突然增加时，电源的输出电压就会瞬间下降。同理，电流的下降会导致电源电压突然升高。瞬态响应是电源在负载的巨大变化中恢复正常的速度。例如，对于 E36312A 来说，当电流从 50% 变到 100% 时，其恢复到 15 mV 的瞬态响应时间是 50 us。通道 1 的最大电流是 5 A，50% 就是 2.5 A。

“直流电流瞬态响应：瞬态响应是什么？如何测量？为什么它如此重要？”

图3：上方显示的是电流从 50% 升至 100%，然后又返回 50% 所发生的电流曲线变化。响应电压如下方所示，其中包括小的瞬态变化。

图4：图中的输出电压显示了较小的电压瞬态变化。

图5a：在 E36312A 的通道 1 上进行瞬态测量。在电流从满负载减至一半以后，电压在 30 us内恢复至 15 mV，反之亦然。

图5b：峰值电压通常与负载特性密切相关，因此不会被表征。切记，要用较短的电线并且双绞，以便实现更快的瞬态响应。

提升电源使用技巧（四）-使用列表模式动态地改变输出

列表模式使电源可以像模数转换器(DAC)或低频波形发生器一样工作。典型应用包括生成脉冲序列、斜波和阶梯波形。拥有列表模式的电源有很多，其最大步进从100 到 512 步不等。

是的电源产品拥有多种触发选择，可让多通道电源或外部仪器利用列表模式保持同步。在列表模式中，通常每一步都会包括电压电平、电流限制和输出触发。以下是一些其他选择：

1、使用外部触发或通过按键来启动列表

2、根据时间或触发来推进每个点

3、输出一次列表，或者重复它

4、为多路输出电源的每路输出使用一个独特的列表

5、保持在最后一次的电压进行输出，或在列表结束时返回到初始电压

例如，由于人眼能够感应到光线的非线性变化，因此我们可以使用列表模式让灯光以非线性的方式变暗。沿着图6中的曲线改变灯泡电压，灯光会更加流畅地逐渐变暗。生成输出电压的列表时，使用的就是这条曲线上的各个点。

图6：沿着一条曲线改变灯泡电压可以制造出流畅的灯光秀

电源的性能指标

优质的电源一般具有FCC、美国UL和中国长城等多国认证标志。这些认证是认证机构根据行业内技术规范对电源制定的专业标准，包括生产流程、电磁干扰、安全保护等，凡是符合一定指标的产品在申报认证通过后，才能在包装和产品表面使用认证标志，具有一定的权威性。

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