Tổng quan
Mọi nghiên cứu, thiết kế, phát triển và ứng dụng sản xuất đòi hỏi phải có một thiết bị có khả năng cấp nguồn cho thiết bị được phát triển hay thử nghiệm. Rất nhiều các ứng dụng cũng đòi hỏi khả năng giám sát điện áp và dòng mà thiết bị tiêu thụ để mô tả đặc điểm về hoạt động của thiết bị hay thử nghiệm cho hoạt động thích hợp. Thông thường, bạn có thể đáp ứng cả hai yêu cầu này với một bộ cấp nguồn khả trình cung cấp cả điện áp và dòng không đổi cũng như đọc lại dòng và áp có liên quan. Trong những ứng dụng này, độ nhạy cấp milliamp trong đo lường dòng thường thỏa mãn yêu cầu.
Có những ứng dụng đòi hỏi cấp nguồn và đo lường với độ chính xác cao hơn mà bạn có thể tìm thấy trên bộ cấp nguồn khả trình tiêu biểu trong phạm vi độ nhạy dòng điện cấp microamp. Thí dụ, hãy xem xét các thiết bị điện tử phổ biến hiện nay mà khi tụt áp sẽ giảm tuổi thọ của pin. Đối với những trường hợp này, cấp nguồn có độ chính xác cao cung cấp độ nhạy cấp microamp là lựa chọn phù hợp nhất.
Các ứng dụng khác đòi hỏi độ chính xác cao hơn cũng như nhiều tính năng hơn. Sự hợp thức hóa chất bản dẫn và sự biểu thị đặc điểm là một thí dụ về một ứng dụng đòi hỏi độ nhạy dòng cấp nanoamp hoặc có thể thấp hơn.
Bộ cấp nguồn là một thiết bị cấp nguồn chính xác cung cấp dải nguồn và đo điện áp ở cấp 1 mV hoặc thấp hơn 1 µA. Bộ cấp nguồn có thể thực hiện quét cả dòng và áp mà bạn có thể sử dụng để xác định các đặc điểm IV của một thiết bị. Do vậy, bộ cấp nguồn đã được sử dụng trong công nghiệp và là yếu tố phổ biến trong nhiều hệ thống thử nghiệm tự động. Để có thông tin về đặc điểm bộ cấp nguồn cụ thể và các ứng dụng liên quan, độc giả có thể tham khảo các mục sau đây.
Độ chính xác
Đặc điểm đáng lưu ý nhất phân biệt bộ cấp nguồn với cấp nguồn tiêu chuẩn là độ chính xác. Độ chính xác được xác định là độ lặp lại và khả năng tái lập. Khi xem xét độ chính xác của thiết bị, hãy nhớ hai đặc điểm quan trọng liên quan: độ nhạy và độ chính xác.
Độ nhạy
Độ nhạy được xem là sự thay đổi nhỏ nhất có khả năng đo được bằng thiết bị. Nói cách khác, độ nhạy là gia số nhỏ nhất có thể được cài đặt ở đầu ra của thiết bị hay được dò ở đầu vào của một thiết bị. Bộ cấp nguồn đạt được độ nhạy cao hơn các bộ cấp nguồn tiên chuẩn thông qua việc cung cấp nhiều giới hạn mà chúng cài đặt và đọc điện áp cũng như dòng. Thí dụ, bộ cấp nguồn NI PXI-4130 Power có 5 khoảng dòng từ 2 A đến 200 µA.
Độ chính xác
Độ chính xác là rủi ro sai số lớn nhất của một nguồn số đo cho trước. Độ chính xác hoàn toàn được quy định là kết quả đọc đúng với tiêu chuẩn đặt ra. Bộ cấp nguồn thường có độ chính xác về cả cấp nguồn và đo lường ở mức 0,1 % hoặc thấp hơn cấp mà chúng được cài đặt. Thí dụ, với giới hạn 200 µA của bộ cấp nguồn PXI-4130 Power, độ chính xác đạt được là 0,03 %.
Do đó, độ nhạy và độ chính xác của một bộ cấp nguồn sẽ xác định công suất của nó trong ứng dụng cho trước. Trong khi một số ứng dụng có thể được tập trung chính vào việc dò những thay đổi nhỏ, một số ứng dụng lại chú trọng vào độ tin cậy của một giá trị được cấp hay phản ứng được đo. Nhìn chung, bộ cấp nguồn được sử dụng khi độ chính xác và giá trị được đo là rất quan trọng, ứng dụng đòi hỏi độ nhạy tùy thuộc vào những gì có thể được tìm thấy trong bộ cấp nguồn khả trình.
Cảm ứng điện áp từ xa
Khó khăn về cấp nguồn chính xác hay đo điện áp chính xác là điện trở dẫn mà điện áp đang được thử nghiệm (DUT) gặp phải. Điện trở dẫn luôn xuất hiện tuy nhiên đó là yếu tố dễ thấy nhất khi có kết nối dây nhỏ hơn với khoảng cách xa hơn. Mặc dù không lớn hơn mấy, tuy nhiên những trở ngại nhỏ này có thể có ảnh hưởng lớn đến điện áp mà một DUT nhận được, đặc biệt là khi điện trở bên trong của DUT nhỏ.
Hình 1 cho thấy một sơ đồ của một mạch chung bao gồm thiết bị cấp nguồn, dây dẫn và một DUT. Trong trường hợp này, điện trở dẫn được giả thiết là 1 Ω đối với cả dây dẫn âm và dương kết nối bộ cấp nguồn với DUT.
Giả sử rằng nguồn điện được thiết lập cho một đầu ra là 5 V và DUT có một kháng trở 1 kΩ, bạn có thể tính được điện áp thực trong các thiết bị của DUT bằng cách sử dụng phương trình sau:
Đối với trường hợp đầu tiên, điện áp thực chỉ có 4.99 V. Đối với một số thiết bị, sự thay đổi nhỏ này không là vấn đề; tuy nhiên, đối với các ứng dụng đòi hỏi sự biểu thị đặc điểm chính xác dựa trên điện áp hoạt động, lỗi này có thể trở nên rất nghiêm trọng. Ngoài ra, đối với các thiết bị có điện trở đầu vào thấp hơn, bạn có thể giảm phần nào sự thay đổi về điện áp như đã thấy ở bước trên. Bảng 1 liệt kê các giá trị mà DUT mẫu cho thấy dựa trên các giá trị thấp hơn của điện trở đầu vào.
DUT Impedance | DUT Voltage |
| 1 kΩ | 4.99 V |
| 100 Ω | 4.9 V |
| 10 Ω | 4.16 V |
Giải pháp cho sự cố về điện trở dẫn là cảm ứng từ xa, còn được gọi là cảm ứng 4 dây. Kỹ thuật này đo tụt áp do điện trở dẫn bằng cách đo điệp áp trực tiếp tại DUT và sự bù sao cho phù hợp. Phương pháp này tương tự như cách mà các bộ đo đa năng số (DMM) thực hiện đo lường điện trở 4 dây để loại bỏ tác động của điện trở dẫn từ các thiết bị đo điện trở dẫn.Cả nguồn điện và DMM đều có thêm các thiết bị đầu cuối trên đầu ra để cho phép ứng dụng kỹ thuật cảm ứng từ xa 4 dây, và các thiết bị đầu cuối này được kết nối với trực tiếp tại DUT.
Bộ cấp nguồn thường có khả năng cảm ứng từ xa để có thể tận dụng độ nhạy điện áp mà chúng cung cấp. Khả năng cảm ứng từ xa, thường được gọi là “Kelvin sense” xuất hiện trên Bộ cấp nguồn NI PXI-4130 và có thể được cài đặt chức năng on hay off qua phần mềm.
Hoạt động 4 góc phần tư (nguồn và thu nhận tín hiệu)
Một cách khác để xác định đặc điểm của bộ cấp nguồn là độ linh hoạt của các đầu ra. Bộ cấp nguồn có các đầu ra 4 góc phần tư cung cấp điện áp và dòng dương (góc phần tư 1), điện áp âm và dòng dương (góc phần tư 2), điện áp âm và dòng âm (góc 3), hay điện áp dương và dòng âm (góc 4). Nhìn chung, sheet dữ liệu bộ cấp nguồn có sơ đồ góc phần tư tương tự như trong hình 2, cho biết điện áp và dòng lớn nhất mà bạn có thể áp dụng trong mỗi góc phần tư.
Hình 2. Sơ đồ góc phần tư cho kênh 1 trên bộ cấp nguồn NI PXI-4130 Power.Lưỡng cực
Đối với cấp nguồn hay bộ cấp nguồn được phân biệt bởi 4 góc phần tư, nó phải có khả năng cấp nguồn cho cả điện áp âm và dương tại cùng các thiết bị đầu cuối. Điều này rất quan trọng đối với việc mô tả hỏng hóc các thiết bị hoạt động có các tính năng quan trọng đối với hoạt động của họ. Bạn có thể mô tả các đặc điểm này sử dụng kênh đầu ra có thể hỗ trợ quét điện áp từ các giá trị âm đến các giá trị dương. Bộ cấp nguồn PXI-4130 Power cung cấp tới +20 V và xuống -20 V trên kênh bộ cấp nguồn lưỡng cực.
Hình 3. Đường cong IV về một Diode Zener cho thấy cả đặc điểm đánh thủng điện xuôi và ngượcTụt áp
Tương tự, đối với cấp nguồn hay bộ cấp nguồn được phân biệt theo góc phần tư, nó phải có khả năng cấp nguồn cũng như thu tín hiệu nguồn. Cấp nguồn có nghĩa là cung cấp kích thích cho mạch, còn tụt áp là tiêu hao điện được sử dụng bởi thiết bị ngoại vi như pin, tụ điện hay 1 nguồn điện khác. Hoạt động 4 góc phần tư là một tính năng thiết yếu cho các ứng dụng đòi hỏi cho cả cấp nguồn và thu tín hiệu. Bộ cấp nguồn PXI-4130 Power có thể cấp nguồn đến 40 W ở các góc phần tư I và III và thu tín hiệu lên đến 10 W ở góc phần tư II và IV.
Quét
Ứng dụng chính đối với bộ cấp nguồn là mô tả và phân loại các phụ kiện điện, các thiết bị bán dẫn và các thiết kế chip. Một phương pháp phổ biến để thực hiện mô tả này cách quét cả điện áp và dòng đang được cấp tới DUT thông qua một danh mục các giá trị. Một thí dụ điển hình về phương pháp mô tả là đi theo đường cong IV đối với diode và bóng bán dẫn. Trong cả hai trường hợp đó, điện áp được quét qua tất cả các thiết bị đầu cuối của DUT và dòng thu được được đo.
Quét có rất nhiều loại, từ quét tuyến tính đến quét loga, DC hay xung. Hình 4 4 cho biết bộ cấp nguồn NI PXI-4130 Power đang được sử dụng để thực hiện quét IV tuyến tính IV trên BJT trong môi trường NI LabVIEW SignalExpress.
Cấp nguồn khả trình và bộ cấp nguồn
National Instruments đem đến các nguồn chính xác đối với PXI: cấp nguồn khả trình PXI-4110 và bộ cấp nguồn PXI-4130 Power. Trong một modun đơn, 3U PXI, những thiết bị này đem đến độ chính xác cao hơn so với thiết bị trên các bộ cấp nguồn trước đây. Hình 5 cho thấy sự so sánh về độ nhạy đo dòng của 2 nguồn chính xác của NI so với các bộ cấp nguồn khả trình truyền thống.
Hình 5. So sánh các nguồn chính xác của NI cho PXI[Theo Hiện Đại Hóa]
0 nhận xét:
Đăng nhận xét