测量精度是所有测试系统的基本规格。精度规格是系统中所有设备和系统整体布局的综合考量，包括布线选择和配置。确定测试系统精度必须包括测试系统中所有可编程直流电源的精度。那么，是什么定义可编程直流电源的精度呢？接下来我们将从以下三方面介绍影响可编程直流电源精度的设备参数和布线配置。

• 涉及精度的相关术语

• 远程感测

• 电源和负载的布线

可编程直流电源的精度规格和术语

让我们首先看看设备的其他规格，这将有助于更好的理解电源的输出精度。

• 显示精度 - 此规格通常是设备精度的主要贡献者。这个参数基本上是电源输出和反馈路径中所有组件的误差预算。显示精度表示为满量程电压的百分比数值或输出电压设置的百分比数值。

• 负载调节-负载调节定义了随着负载电阻的减小，需要更多电流来维持固定电压值时，输出电压的下降。更高的电流输出会增加电源电路输出路径上的电压下降。负载调整率表示为满量程电压或程控输出电压的函数。

• 稳定性 -在指定的时间间隔内的漂移决定了稳定性。该时间间隔可以是一个八小时的工作班次。制造商可以将稳定性定义为满量程电压的百分比。并非所有制造商都定义此参数。

• 噪声 - 输出中的变化来自于电子元件中产生的噪声。制造商将噪声定义为纹波或者就是噪声。噪声是所有电子电路中电压的随机变化。纹波是由于交流输入电压整流不完美而导致的输出电压的周期性变化。规范可以包括rms (均方根值)、峰值。

如果我们查看 EA-PSI 10000 3U 可编程直流电源的数据表，PSI 10200-70 200 V，70 A，5 kW电源具有以下精度参数：

显示精度：≤满量程电压的0.05%

负载调整率：≤满量程电压的0.05%

稳定性：≤满量程电压的0.02%

纹波（rms）≤40 mV

考虑最坏的情况下，即精度是累加的。PSI 10200-70的输出精度为：

(0.05% + 0.05% + 0.02%)*200 V + 40 mV = 0.12%*200 V + 40 mV = 240 mV + 40 mV = 280 mV

因此，对于24 VDC的输出，总的最大误差为0.28 V/24 V·100% = 1%。总的%误差随着输出的增加而减少，达到200 V输出时的最小值0.1%。误差很小，但需要包括所有参数以评估电源的总潜在误差。

远程感测的重要性

仅测量精度并不能决定可编程直流电源在测试系统中的性能。另一个重要的考量因素是电源如何在负载处保持所需的电压容差。施加到负载的电压受到电源的输出设置和到负载接线的影响。确保负载处的电压是所需电压的最佳方法是使用远程感测，它补偿了测试引线电阻导致的压降。

仅使用电源的两个输出端子连接到负载称为本地感测，此时负载处的电压为：

VLoad = VSupplyOutput – 2·VLead

= VSupplyOutput – 2·Iload·RLead

无论电源的精度有多好，施加到负载的电压都不会具有同样的精度。电源精度是在其输出端子定义的，但工程师主要关心的是负载处的电压精度。如果负载电流 ILoad大，根据公式 VLead = Iload·RLead，这将降低负载处的电压，导致误差可能会很大。

如图1所示，远程感测使用两个感测端子来测量负载处的电压，并将此电压反馈到电源控制电路。负载电压感测电路具有高输入阻抗，因此从负载处抽取的电流可以忽略不计。控制/功率放大器电路调整 VSupplyOutput，以保持负载处的电压为程控输出电压。实际上的 VSupplyOutput = 程控输出电压+测试引线中的压降（2* Iload·RLead）。

图1. 使用远程感测，确保负载处的电压是程控输出电压

布线方法

虽然使用远程感测可以补偿测试引线中的压降以及由此导致的负载处电压降低，但这对于电源可以维持其精度的测试引线中的电压降幅度是有限的。对于 PSI 10200-70 和 EA-PSI 10000 系列，引线中的总压降必须小于额定输出电压的5%。

如果电源的输出电压为 24 VDC，那么测试引线中的最大电压降不得超过 1.2 V。因此，我们需要保持测试引线尽可能短，并选择既符合安全标准又可以最小化引线压降的线径。遵循这些建议将确保电源能够准确地向负载供电。

降低电路噪声和提高稳定性是更具挑战性的任务，测试工程师需要根据测试引线和负载的电容和电感特性尝试不同的布线配置。

例如，对于阻性负载，需将电源引线和感测引线分开。使用双绞线作为感测引线，以最小化环路区域，以便外部磁场（如电机）不能在线引线中感测电压。见图2。

请记住，磁场感测的电压是V = ∫B·dA

由于负载电压感测电路的输入阻抗高，感测输入上的少量外部电气噪声可能会产生误差电压。可使用屏蔽双绞线来消除外部电气干扰源的影响。

图2. 远程感测引线的布线选项之一是使用屏蔽双绞线

如果负载具有更复杂的输入阻抗，则可能需要其他布线方案，以消除由感测电路中开始并传播到电源输出的振荡。

回想一下，像同轴电缆这样的测试引线是一个分布式RLC网络。尽管我们正在讨论可编程直流电源，但供电-负载电路是一个复杂的阻抗网络。程控电压的步进变化和外部噪声可能会在直流电源线上引起振荡。

将每个感测线放置在其相应的电源线旁边，可以消除可能的振荡。在某些情况下，向负载添加电容有助于消除振荡。

最好多尝试远程感测的不同配置，以确保电源-负载电路达到最稳定。

！设备预热

当通电时，所有设备都需要预热时间，以使电子设备达到热平衡。设备的稳定性和精度是在预热后指定的。例如，大多数EA电源通常需要预热30分钟才能达到指定的精度。

不要忽视这个细节！大多数电子工程师都知道需要让设备预热，但经常忘记这个细节。如果条件不允许电源预热，其初始输出不一定符合指定规格。

小  结

可编程直流电源的规格和电源在电路中的布线配置都会影响电源-负载电路中负载电压的准确性。有了这些提示，电子工程师可以从电源中获得最佳精度。EA Elektro-Automatik可以帮助用户选择直流电源并实现与负载的最佳连接。

关键词:EA电源

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来 源：EA电源

编辑：清风

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