在測試系統中如何選擇DC系統電源

　　更多的功率和電流
　　新一代通信和數字信息系統所需的DC功率和電流一直在呈指數級提高。與此相適應，分布式功率結構(DPAs)也在不斷發(fā)展。這推動(dòng)著(zhù)開(kāi)關(guān)電源設計的性能和效率不斷提高，而且要求更高的功率，從而給測試設備市場(chǎng)帶來(lái)了技術(shù)的改進(jìn)，以便為這些市場(chǎng)上的供電設備和測試設備提供支持。
　　這些系統中的許多元器件和組件都要求高達幾千瓦的DC功率，如基站RF功放和海量數據存儲設備。許多設備從24V或48V DPA總線(xiàn)供電。它們可能采用DC/DC轉換器，創(chuàng )建較低的本地總線(xiàn)電壓。負荷點(diǎn)(POL)穩壓器為最終負荷提供最終電壓電平，而不管其是微處理器、數字電路、模擬電路還是其它器件。POL穩壓器可以量身定制，提供特定負荷所需的性能。
　　為適應這些市場(chǎng)趨勢，測試設備供應商現在針對這些市場(chǎng)為測試設備提供了功率更高、密度更高的系統DC電源。其中一個(gè)實(shí)例是Agilent N5700 DC電源家族。這些電源在真正的1U高的全機架寬度封裝中，提供了750W或1,500W的輸出功率及6V ～ 600V輸出。多臺設備可以連接起來(lái)，實(shí)現更高的功率。這些功能使其特別適合高功率測試應用，包括測試基站功放和數據存儲系統，同時(shí)最大限度地降低測試機架空間要求。

　　高性能不再是線(xiàn)性電源專(zhuān)利
　　通過(guò)采用POL穩壓器，DPA還在需要的地方提供了更高的性能，如為靈敏的模擬和混合信號組件供電。測試設備供應商再次作出反應。更高的開(kāi)關(guān)頻率、基于交替開(kāi)關(guān)的結構、完善的濾波技術(shù)及精心設計，創(chuàng )造出能夠達到線(xiàn)性電源性 能的新一代程控測試用系統DC電源。其中一個(gè)實(shí)例是Agilent N6700模塊化電源系統。其密度約比同類(lèi)的線(xiàn)性電源高出三倍，擁有最高4個(gè)輸出，在1U高的封裝中提供總計高達400瓦的輸出功率。同時(shí)，其輸出噪聲和瞬態(tài)響應與線(xiàn)性電源相當，如表1所示。它特別適合許多低噪聲測試應用，如模擬PCB測試，而過(guò)去只有線(xiàn)性程控DC電源才被視為可以接受的電源。

　　對共模噪聲電流的考慮
　　在共模噪聲電流性能上，線(xiàn)性DC電源一般要優(yōu)于開(kāi)關(guān) DC電源。這在某些對噪聲敏感的應用中可能會(huì )成為問(wèn)題。如圖3所示，共模噪聲電流是從輸出端與地之間的電流噪聲信號。相對較高的相關(guān)阻抗，共模噪聲本身就是電流信號。

　　在傳統開(kāi)關(guān)DC電源中，共模噪聲電流通常要高得多。開(kāi)關(guān)晶體管的高壓轉換(dV/dt)在電容上耦合到輸出，生成高達幾百mA的峰值高頻電流。相比之下，正確設計的線(xiàn)性DC電源通常只會(huì )生成幾微安的峰值共模噪聲電流。值得一提的是，如果設計不慎，即使線(xiàn)性DC電源仍能夠生成幾mA的峰值共模噪聲電流。
　　高頻峰值電壓疊加在DC輸出電壓上時(shí)，共模噪聲電流可能會(huì )成為問(wèn)題。這取決于DUT通路中的電流幅度和阻抗不平衡。如果足夠大，這要比常模(差模)噪聲電壓更加麻煩。一般來(lái)說(shuō)，微安級的線(xiàn)性DC電源可以忽略不計，而傳統開(kāi)關(guān)DC電源幾百毫安的電流則可能會(huì )引起關(guān)注。由于共模噪聲電流經(jīng)常被錯誤理解或忽略，人們可能會(huì )留下錯誤的印象，即開(kāi)關(guān)DC電源有高共模噪聲電流，從而認為所有開(kāi)關(guān) DC電源都不適合進(jìn)行測試。
　　但事實(shí)證明，共模噪聲電流通常對大多數應用并不是問(wèn)題，大多數應用對噪聲相對并不敏感。例如，這里討論的通信和數字信息系統使用的器件在實(shí)際使用時(shí)就通過(guò)開(kāi)關(guān) DC電源供電。同樣，數字電路在電路板上生成相當大的噪聲，本身就有明顯的噪聲余量。
　　在共模噪聲電流是問(wèn)題的情況下，例如，與某些靈敏的模擬電路一樣(如雷達中)，增加濾波技術(shù)是一個(gè)選擇。然后，測試工程師會(huì )利用開(kāi)關(guān) DC電源提供的優(yōu)勢。優(yōu)秀的開(kāi)關(guān) DC電源可以在測試夾具上采用相應的低通濾波技術(shù)，能夠衰減共模噪聲電流中存在的高頻諧波。這些濾波技術(shù)還可以有效用于其它高頻噪聲上，包括AC源EMI和接地環(huán)路拾取噪聲。不管采用哪種電源結構，都可能會(huì )存在這些其它噪聲。
　　表2匯總了各種DC電源典型的共模噪聲電流性能。通過(guò)認真設計電源，可以最大限度地降低共模噪聲電流，使系統開(kāi)關(guān)DC電源適合低噪聲測試的應用。例如，Agilent N6762A DC電源模塊就是專(zhuān)門(mén)設計的開(kāi)關(guān) DC電源，其峰值共模噪聲電流不到2毫安。由于其更接近于線(xiàn)性電源的性能，而不是傳統開(kāi)關(guān)電源的性能，因此不管用于什么應用，其都不可能成為問(wèn)題。