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程控电源技术和应用指南(8)- 远端回读精确控制电压

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前些天,有位工程师给我们打电话,说他在使用一个大电源,给LED启动器供电是,电压显示正常,电流也有输出,但就是系统无法工作。甚至发现,在用数字表读取负载端输入电压时,发现与电源上的电压显示有明显的不同,于是怀疑是电源质量问题。后来,经过一步步的检查才发现,这是由于电源和负载直接的远端感应线错接引起的问题。


理想状态下电源与负载间的引线连接不存在电阻。事实上,引线的电阻会随着引线长度和线规而增大。
当电流在电线中传输时,就可能产生电压降,降低负载的电压。这种情况在有些场合非常常见,例如在自动化测试系统中,其导线的长度会有4-10米,中间还可能会有些控制开关,整个回路中导线的电阻可能达到0.1-0.5欧姆。如果这是回路中的电流达到10A,其导线上的电压损耗可能足以影响整个测试过程。在一些现场测试中,我们看到有些导线又几十米,甚至几百米,如果处理不当,被测设备都无法正常工作。为了弥补这一点,需要使用远端感应来补偿导线上的压降。

 

通常电源出厂时会在输出端上连接电压感应线。 如果电源到负载的引线很长, 而且可能有继电器和连接器的复杂设置,输出端的电压将无法精确地传递到负载端。(图 1

          图1: 在输出端上连接感应引线6 英尺长的 14 AWG 引线产生的影响。引线会产生 0.3 V 的压降(每个引线 0.15 V

 

电源与负载连接线上的电阻造成的电压损耗,可能会使负载端的实际电压远远低于您的预期, 这个电阻值取决于电线的尺寸和长度。

例如,高电流总会引起明显的压降,即便是使用短的负载引线。下表1中列出了不同尺寸的铜线的电阻:


通常铜线的尺寸每增加 3 gauge电阻就会双倍增加。您必须选择恰当尺寸的电线, 以满足负载的电流要求,负载中的远端感应将会改善电压调整效果,使您无需缩短引线长度或降低线规。

 

在测试过程中,特别是如果遇到接线长、电流大的情况,就千万不要忽略导线上的电压降。如果在回路上的电压降是0.3-0.5V,您的被测设备的工作电压是3.6V, 甚至在1.8V或1.2V, 这个影响将是致命的。这不仅会影响到精确的测量,更重要的是可能使被测设备自动关机、不停重复启动,无法正常工作。


将远端感应端连接到负载端内部回馈放大器可以直接读取负载端而不是输出端子的电压。鉴于控制回路能够直接感测负载电压,电源通过补偿,会使负载电压保持恒定,而不必过多考虑负载引线尺寸、负载引线长度、输出继电器或连接器引起的压降。

 

使用远端感应时需要注意以下几点:

 

感应引线使用双线双绞屏蔽线, 将感应引线电缆的屏蔽连接到电源端的接地。

不能把感应引线和负载引线缠绕或**在一起。

避免感应端子输出反馈路径的一部分形成开路。在大多数安捷伦的高性能电源中,都使用了内部感应保护电阻。如果感应引线无意中呈现开路电阻能够避免输出电压过度升高。

大多数电源仅能补偿最高几伏特的负载引线压降,通常小于或等于最大输出电压的10%。

 

为了实施远端感应, 在为被测件供电前,需要完成以下几步(图 2):

断开感应端与输出端的直接连接。

将每一个感应端连接到适当极性的负载端触点。

如果必要设置电源为远端感应模式, 或 4 线模式。


      
2使用远端感应来补偿负载引线上的压降