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技術(shù)文章

選擇系統(tǒng)直流電源，測試吞吐量

閱讀：21發(fā)布時間：2025-11-2

現(xiàn)在，許多電子產(chǎn)品的自動測試時間只有幾秒鐘長。系統(tǒng)直流電源可能要占這一時間的很大一部分，因此在
優(yōu)化測試吞吐量時應(yīng)予以注意。但是，用戶通常只根據(jù)價格和輸出功率來判斷電源，而不是根據(jù)其對測試吞吐量
的影響來判斷。電源的命令處理時間、輸出響應(yīng)和穩(wěn)定時間及測量速度都影響著測試吞吐量。許多電源的測試吞
吐量可能會異常低。選擇的電源成本可能會比較低，但可能并不是*經(jīng)濟的選擇。認真確定吞吐量屬性基準，并
與測試時間進行權(quán)衡，在選擇下一個系統(tǒng)直流電源可能會給您帶來許多回報！

系統(tǒng)直流電源輸出響應(yīng)速度
許多設(shè)備使用多種不同的直流偏置電壓測試，以在指定工作范圍內(nèi)保證正確的性能。改變多個偏置電壓可能要額外增加幾秒的時間，在測試時間中占到很大的比重。
在把電源輸出電壓值改變成新的值時，會發(fā)生多個步驟，如圖1 所示。這些步驟都需要限定時間。

一旦電源收到命令，那么它必須進行處理，即命令處理時間。然后電源輸出作出反應(yīng)，變成新的設(shè)置。在一定設(shè)置頻段內(nèi)到達*終值所用的時間即輸出響應(yīng)時間。
各種系統(tǒng)直流電源之間的差異可能會非常明顯。表1把傳統(tǒng)系統(tǒng)直流電源有代表性的命令處理和輸出響應(yīng)時間與為吞吐量優(yōu)化的直流電源(在本例中是安捷倫N6750A系列直流電源模塊)的時間進行比較。它隸屬于N6700模塊化電源系統(tǒng)系列，如圖2 所示?？焖佥敵鲰憫?yīng)可以將新電壓設(shè)置所需的時間降低幾百毫秒.

降壓編程器影響著輸出響應(yīng)時間
在兩個方向上迅速改變電壓對高吞吐量測試至關(guān)重要，因此應(yīng)注意輸出響應(yīng)時間的降壓編程。許多電源依賴DUT 的實際負荷來降低電壓。在負荷輕的情況下，如果沒有降壓編程器，某些電源到達*終值可能要用一秒的時間。為高吞吐量優(yōu)化的電源采用內(nèi)部降壓編程器。降壓編程器是一個負荷電路，迅速對電源和DUT電容放電，實現(xiàn)快速降壓編程，而與DUT 負荷無關(guān)。
響應(yīng)速度對測試吞吐量的影響：汽車ECU 實例在許多電壓上測試汽車電子控制單元(ECU)，如圖3 所示。假設(shè)利用快速響應(yīng)電源，可以降低200 毫秒的輸出響應(yīng)時間。對于在20 秒測試中電壓改變15 V 的ECU，可以降低3 秒的測試時間，或使吞吐量改善15%。汽車電子行業(yè)中明顯愿意及歡迎這種改善。

系統(tǒng)直流電源測量速度
DC偏置電流測量幾乎一直是在測試過程中進行的，因為它可以隨時識別有問題的電子器件。通常在被測設(shè)備上進行多個偏置電流測量，這些測量累積在一起，對吞吐量產(chǎn)生很大的影響。它還影響著測量精度和速度，進一步使局勢復(fù)雜化。
有三個步驟影響著測量時間：
電源收到和處理測試命令。
電源采集實際測量數(shù)據(jù)。
采集的值返回到PC。

使用內(nèi)置測量系統(tǒng)
*好依靠系統(tǒng)直流電源的內(nèi)置電流讀回功能進行測量。使用并聯(lián)和DMM實現(xiàn)外部測量導(dǎo)致電壓下跌，帶來了精度和校準問題。在使用繼電器開關(guān)時，其引入了額外的誤差及開關(guān)時間延遲。當前的系統(tǒng)直流電源指定從基本精度到非常高的精度的電流測量性能，適合大多數(shù)應(yīng)用。例如，正是認識到有不同的需求，安捷倫N6700 直流電源模塊提供了不同的性能水平。

大多數(shù)通用系統(tǒng)直流電源采用傳統(tǒng)讀回電路，如圖4 所示。對這種傳統(tǒng)方法，命令處理時間一般占的比重*大，會增加高達100 毫秒的測量延遲。快速ADC 測量采集及返回單個讀數(shù)的時間很小，通常不到2 毫秒。整體
時間通常作為單一基準對待。
在許多情況下，這種基本方法在精度和吞吐量之間實現(xiàn)了合理平衡，但不適合所有情況。對高波峰因數(shù)電流信號，如數(shù)字吸收的脈沖式電流，它可能會出現(xiàn)測量重復(fù)性誤差或“抖動"。對多項測量進行平均有一定的幫助，但會增加更多的測試時間。

程控積分提供了快速**的測量能力
為吞吐量優(yōu)化的系統(tǒng)直流電源的測量命令處理時間要低得多。許多電源還具有程控測量積分時間，代替了固定ADC 和低通濾波器，如圖4 所示，增強了性能。與傳統(tǒng)方法相比，它可以設(shè)成快速測量采集時間。另外還可以使用程控積分，抵消信號中的周期噪聲和AC成分，大幅度改善測量性能，但其代價是要增加一些時間。人們熟悉的實例是在電源周期(1 個PLC, 16.7 或20 毫秒)中積分，抵消AC線路噪聲。安捷倫在許多系統(tǒng)電源產(chǎn)品中采用了略微不同的方法，包括N6760A系列直流電源模塊。它們采用程控取樣周期和數(shù)字信號處理技術(shù)，快速**地進行測量。在能夠?qū)y量采集積分時間編程時，必需在整體測量時間基準中考慮這一點。

測量速度對測試吞吐量的影響
表2把傳統(tǒng)系統(tǒng)直流電源有代表性的測量命令處理和采集時間與為吞吐量優(yōu)化的直流電源(在本例中是安捷倫N6760A 系列直流電源模塊)的時間進行比較。

從傳統(tǒng)系統(tǒng)直流電源轉(zhuǎn)到為測量吞吐量優(yōu)化的直流電源，可以把測量時間從大約100 毫秒降低到只有幾毫秒。對測試ECU 等設(shè)備，通常會進行多次耗電量測量?？梢院苋菀坠?jié)約0.5 - 1 秒的時間，在測試吞吐量中獲得很大的優(yōu)勢。半導(dǎo)體設(shè)備測試要求要高得多。在只有幾秒的測試時間中，100 毫秒長的測量時間已經(jīng)沒有什么余量了。

小結(jié)
系統(tǒng)直流電源是同時進行供電和測量的儀器之一，其對測試吞吐量的影響要高于通常的預(yù)期。必需認真評估和基準測試其供電和測量速度屬性，以分析其對測試吞吐量的影響。轉(zhuǎn)到為吞吐量優(yōu)化的系統(tǒng)直流電源可以把測試時間降低幾秒鐘，同時提供快速**的測量功能。由于目前許多設(shè)備的測試時間只有幾秒鐘長，因此很容易可以判斷改進的吞吐量非常值得，因此受到廣泛歡迎！

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