如何选择合适的开关电源?

pwm

人们在进行电器电路模块设计或给新产品定型时，极少认真考虑配套电源的选择，直到发现问题出在电源部分，才重新评估这个问题。为了对人们有所帮助，本文叙述了直流电源的参数定义以及对待测单元（UUT）或其它电路系统的潜在影响。

一、选择电源的基本依据
   电压和电流范围，这是两个最容易确定的指标，只要根据电路的功耗计算出即可。不过若仅用单一的直流电压给UUT供电时，应考虑测试UUT的高、低供电电压极值。
    大多数固定电源允许输出电压±10％的范围内变化，如果这还不能满足电路要求，可选用输出可调的或允许更大变化范围的电源。
    如果用该电源给组合式装置供电，则装置所需最大的电流的75％到90％由一个电源提供，不够部分可并接两个或更多电源。为半固定检测试验台供电的电源，必须具有检测试验台所需电流的至少125％的容量。

    1、工作模式
     几乎所有的直流电源都工作在恒压源模式，也就是说在整个电流变化范围内输出电压可保持不变。也有一批电源还可以在一定范围内工作在值流源模式。
    电源输出的变化范围不驻受限于电源本身的电压或电流输出能力，而且还与电源工作状态有关，在自适应模式，电源可在容量不变的前提下自动调整电压或电流的输出范围。
    有少数电源还起电子设备负载的作用，在这种模式下，此电源可用来测试别的恒压或恒流源。

    2、响应时间
    当电源能够远程摇控或电源是作为测试系统的一部分时，那么从发出控制命令到电源输出稳定到希望值的延迟时间就是一个非常重要的因素（例如，打开或改变电压）。响应时间从几毫秒到几十毫秒不等。少量的电源可有超过IV／us的快速转换率。这些电源可用于制造大功率的任意波形发生器。

    3、分辨率
技术参数限定的输出电压或电流的最小可调增量。有些电源在整个输出范围内具有相同的分辨率，而有些在不同的输出范围内分辨率各不相同。

二、电源的精度、扩展和安全性

    1、遥感特性
     为了能精确地控制负载上的电压或电流值，可通过一个独立的传感通道将电路的任何变化反馈回稳压电路，这样就可校正UUT与电源之间的任何电压下降的变化。

    2、可程控性
     有些电源通过改变直流电压或电阻值使电源输出具有可程控性。在某些应用中，借助IEEE488或RS——232接口从设定好的程序中选择不同的测试方案或不同的输出电压值。有部分电源还具有设置存储能力，输出的改变可通过程控或步进操作来完成。

    3、并联或串联工作
     当一个电源不能满足所需的电压或电流范围时，可将两个或多个电源（或将同一电源的不同输出）并联或串联起来使用。在这种工作模式下，各电源模块间的稳压和控制电路之间的联系仍然存在，只不过一个电源作为主控方另一个电源作为受控方使用。

    4、过载保护
     因为一个电源要供给不同的电路使用，这些电路的电流的流量可能是未知的，为了避免对电源的损坏，需设置保护电路的范围。
    几乎所有的电源都具有以下特点：在超出输出范围时，要么输出保持在最大输出值，要么就自行关闭电源。某些程控电源除可用程序设定输出范围外，还能自动设置电源稳定输出的类型。也就是说，当外电路需要的电压或电流超过设置极限时，电源可自动地由恒压源变成恒流源或由值流源变成恒压源。
    为电源加上保护二极管可以防止误接外接电源的极性造成的损坏。热传感器也可用于防止由于电源持续工作在过载状态或冷却无效而烧坏电源。

三、电源内部潜在的造成损害的根源

    1、脉动与噪声
     理想的直流电源应提供纯净的直流，然而总有一些干扰存在，比如在开关电源（SMPS）输出端口叠加的脉动电流和高频振荡。这两种干扰再加上电源本身产生的尖峰噪声使电源出现断续和随意的漂移（PARD）。
     电源输出中允许的PARD总量受UUT的回声灵敏度的影响非常大，如果测试电路含有高增益放大器，任何在放大器带定范围内的PARD都将被放大。如果PARD的量值较大，又没在特殊的滤波器提供给初级放大器，那么整个测试结果将是不准确的。
     对线性电源，脉动是最一般的表现形式，大小可由均方根电压值或均方根占输出电压的百分比Vrms/Vout表示。对开关电源，VPP表示方法更准确些。然而线性开关电源生产商一般会给出有效值和峰一峰差值这两个值或者其中的任意一个。

2、稳定度
     当线电压或负载电流变化肘，直流电源的输出电压也会有所起伏。稳压程度由稳压电路的参数决定，参数是指滤波电容的容量和能量释放的速率。
    如果给电源供电的一个相对恒定的电源，那么只需基本的负载稳压。稳定度的大小一般定义为空载或满载时输出电压的百分比，或电压的变化值。

3、内部阻抗
     相对较大的电源内阻对负载来讲有两点不利，首先是不利于负载稳压电路工作，更为不利的是负载电流的任何变化都会导致直流电源输出的起伏，这种起伏对测试结果的影响同脉冲与噪声对测试结果造成的影响完全相同。

4、电源瞬态响应或恢复
     电源瞬态响应和恢复时间的大小表明输出负载突然变化时，电源稳压电路恢复正常电压能力的大小。有两种参数来标定电源瞬态响应和恢复：一是当负载突然发生变化时输出的偏离值；二是输出恢复到原来值所用的时间。为统一起见，一般在负载变化10％时，用输出偏离峰值电压的毫优数标定输出偏离量，用输出恢复到正常值所用毫伏数标定恢复时间。另有一些生产厂商，用更大的负载电流变化测定恢复时间。比如用输出电流变化的50%到100％时所用的恢复正常值的时间。