前言

在机架空间十分有限以及降低测试成本的压力未曾稍减的情况下，能够用一部系统电源供应器来产生各种范围的电压和电流，而不必使用多部电源供应器才是最理想的方式。在测试时，可以采用一部能自动调整输出范围的直流电源供应器来提供所需的电压和电流范围，以取代好几部输出特性为方形的电源供应器，或是一部更大的电源供应器。

《图一 能自动调整输出范围的直流电源供应器》

什么是自动调整范围的输出特性？

由可程控直流电源供应器的输出特性图可以看出在特定输出下，所有有效电压和电流组合的范围界线。直流电源供应器的输出特性主要分为两大类：方形（rectangular）或自动调整范围（autoranging）的输出。在典型的方形输出特性中，产生最大功率的点正好就是最高电压和最大电流值所在的那一点，但在自动调整范围的输出特性中，设定的范围内都会自动产生电压和电流值的最大功率，因此，不需要增加最大功率，即可“自动”延伸有效工作电压和电流的范围。

《图二 可程控直流电源供应器的输出特性图》

可自动调整范围的电源供应器优点

自动调整范围的电源供应器在多种的测试状况下，都很适合用来做为直流电源，特别是当：

• ●待测物（DUT）需要各种的输入电压和电流，且全都在大约相同的功率位准时。例如，测试公称（nominal）输入电压为24V的直流／直流转换器时，输入电压的范围可能是从14V到40V。



• ●有各种不同的DUT，虽然其消耗的功率很接近，但需要的电压和电流却不同。此时，同一电源系列的不同直流／直流转换器的公称输入电压可以是12V、24V或48V，造成输入电压可以低至9V或高到72V。



• ●直流输入需求已知即将改变，但输入功率并未相对地改变，例如，汽车配件的输入电压可能从12V的公称值变成42V的公称值，但输入功率的需求不一定需要改变。



• ●输入电压和电流的范围需要更大的弹性，特别是如果预期日后的测试需求会改变，但目前还不清楚实际的细节时。

一般而言，一部电源供应器所提供的最大功率会决定它的尺寸和价位，当然，功率愈高，尺寸就愈大，价格也愈高。视应用而定，自动调整输出范围的电源供应器可用来取代好几部功率规格相近的电源供应器，或是一部具有较高功率规格的电源供应器。不论是哪一种情形，自动调整范围的电源供应器所占用的空间都较小，花费也比较省。

举例来说，让我们来看一下测试一个直流/直流转换器（规格如下表所列）时，其输入功率的需求为何。

(表一) 固定输出之直流／直流转换器的规格
输出参数	输入参数
12V 的固定输出电压	14V 的最低输入电压
3.5A 的最大输出电流	24V 的公称输入电压
42W 的最大输出功率	40V 的最高输入电压
?	90 ％的典型电源效率

若要进行完整的测试，此直流／直流转换器应该要在整个输入电压范围内（在此例中为14V到40V），以最大的输出功率（42W）进行测试。选择输入电源以提供转换器所需的直流输入功率时要考虑转换器最低和最高的输入电压，以及转换器最大输出功率下相对应的输入电流。在已知最大输出功率为42W及电源效率为90％的情况下，可以计算出在最低、公称及最高输入电压下的输入电流：

Pin = Pout/efficiency = 42W/0.9 = 46.67W

Iin = Pin / Vin

At 14V in, Iin = 46.67W / 14V = 3.33A.

At 24V in, Iin = 46.67W / 24V = 1.94A.

At 40V in, Iin = 46.67W / 40V = 1.17A.

这些值可摘要如下表：

因此，在最大的输出功率下，此直流／直流转换器所吸汲的输入电流会从1A多到将近3.5A，视输入电压而定。请注意，这是在90％的典型电源效率下所产生的状况，如果电源效率低于90％，则在同样的输入电压下，输入电流会变大。

由于需要的最高输入电压为40V，最大输入电流至少为3.33A，因此输出特性为方形的单一部输入电源至少要能提供133W（40V×3.33A）的功率，才能涵盖所需之输入电压和电流的完整范围。常见的50V、4A、200W电源供应器可以涵盖这样的范围，如(图三)所示。

《图三 200W电源供应器所涵盖的电压、电流图》

然而，40V和3.33A并不是同时需要的，因此使用200W的方形输出电源供应器在功率上太过浪费（超过四倍），因为实际上只需要46.67W。另一种选择是使用好几部功率较低的电源供应器，以涵盖直流／直流转换器所需的输入电压和电流范围。这种方法同样可以提供需要的电压和电流，如(图四)所示，但比起一部可自动调整输出范围的电源供应器，会占用较多的空间，花费也比较高。

《图四 多部低功率的电源供应器所涵盖的电压、电流图》

《图五 可自动调整范围的电源供应器所能涵盖之电压、电流图》

比较合适的选择是使用单一部自动调整范围的电源供应器，如安捷伦科技新推出的N6751A，其最大额定输出为50V、5A、50W。采用自动调整范围的解决方案，只要单一部可输出合适功率的电源供应器，就能涵盖所需之电压和电流组合的整个范围，而不需要使用功率过高的大型产品，或是会占用太多空间的多部电源供应器，如(图五)所示。

N6751A电源供应系统是安捷伦科技全新平台之直流电源供应器的其中一款，此新一代的电源产品是一套弹性十足的主机系统，每部主机最多可容纳四个输出模块，高度却只有1U，而输出模块则可提供50W或100W的自动范围调整能力。最新推出的此系列电源产品可让用户自行配置输出模块，用户可选择自动调整范围或方形的输出，以及标准或高精确的准确度。每部主机最多可配置四组输出能进一步简化直流／直流转换器的测试工作，因为用户可将额外的输出运用到转换器的输入上，如输出开／关、上调和下调等。此系列配备了完整的功能，包括内建直流电压和电流量测能力，也可以选择内建电压和电流数字化的功能 ，同时还整合了LAN、USB和GPIB接口，让整套产品更臻完善。

结论

在多种的测试应用中，相较于方形输出的电源供应器，可自动调整范围的电源供应器才是更明智的选择。这些应用中的DUT（或DUT的集合体）可能会用到多种的电压和电流，但其最大功率通常维持不变，如上所述，其中一种应用是提供直流／直流转换器测试所需的输入功率。虽然使用单一部功率远高于需求的方形输出电源供应器，或是多部方形输出的供应器也可以涵盖所有的测试点，但可自动调整范围的电源供应器还是较佳的选择。在这些应用中，比起方形输出的电源供应器，可自动调整范围的供应器能提供更大的弹性、涵盖更多的电压和电流组合，而且占用的空间更省、花费也更少，因此是解决各种直流电源需求的不二选择。

（作者任职于安捷伦科技）