在测试系统中如何选择DC系统电源

更多的功率和电流
　　新一代通信和数字信息系统所需的DC功率和电流一直在呈指数级提高。与此相适应，分布式功率结构(DPAs)也在不断发展。这推动着开关电源设计的性能和效率不断提高，而且要求更高的功率，从而给测试设备市场带来了技术的改进，以便为这些市场上的供电设备和测试设备提供支持。
　　这些系统中的许多元器件和组件都要求高达几千瓦的DC功率，如基站RF功放和海量数据存储设备。许多设备从24V或48V DPA总线供电。它们可能采用DC/DC转换器，创建较低的本地总线电压。负荷点(POL)稳压器为最终负荷提供最终电压电平，而不管其是微处理器、数字电路、模拟电路还是其它器件。POL稳压器可以量身定制，提供特定负荷所需的性能。
　　为适应这些市场趋势，测试设备供应商现在针对这些市场为测试设备提供了功率更高、密度更高的系统DC电源。其中一个实例是Agilent N5700 DC电源家族。这些电源在真正的1U高的全机架宽度封装中，提供了750W或1,500W的输出功率及6V ～ 600V输出。多台设备可以连接起来，实现更高的功率。这些功能使其特别适合高功率测试应用，包括测试基站功放和数据存储系统，同时最大限度地降低测试机架空间要求。

高性能不再是线性电源专利
　　通过采用POL稳压器，DPA还在需要的地方提供了更高的性能，如为灵敏的模拟和混合信号组件供电。测试设备供应商再次作出反应。更高的开关频率、基于交替开关的结构、完善的滤波技术及精心设计，创造出能够达到线性电源性 能的新一代程控测试用系统DC电源。其中一个实例是Agilent N6700模块化电源系统。其密度约比同类的线性电源高出三倍，拥有最高4个输出，在1U高的封装中提供总计高达400瓦的输出功率。同时，其输出噪声和瞬态响应与线性电源相当，如表1所示。它特别适合许多低噪声测试应用，如模拟PCB测试，而过去只有线性程控DC电源才被视为可以接受的电源。

对共模噪声电流的考虑
　　在共模噪声电流性能上，线性DC电源一般要优于开关 DC电源。这在某些对噪声敏感的应用中可能会成为问题。如图3所示，共模噪声电流是从输出端与地之间的电流噪声信号。相对较高的相关阻抗，共模噪声本身就是电流信号。

　　在传统开关DC电源中，共模噪声电流通常要高得多。开关晶体管的高压转换(dV/dt)在电容上耦合到输出，生成高达几百mA的峰值高频电流。相比之下，正确设计的线性DC电源通常只会生成几微安的峰值共模噪声电流。值得一提的是，如果设计不慎，即使线性DC电源仍能够生成几mA的峰值共模噪声电流。
　　高频峰值电压叠加在DC输出电压上时，共模噪声电流可能会成为问题。这取决于DUT通路中的电流幅度和阻抗不平衡。如果足够大，这要比常模(差模)噪声电压更加麻烦。一般来说，微安级的线性DC电源可以忽略不计，而传统开关DC电源几百毫安的电流则可能会引起关注。由于共模噪声电流经常被错误理解或忽略，人们可能会留下错误的印象，即开关DC电源有高共模噪声电流，从而认为所有开关 DC电源都不适合进行测试。
　　但事实证明，共模噪声电流通常对大多数应用并不是问题，大多数应用对噪声相对并不敏感。例如，这里讨论的通信和数字信息系统使用的器件在实际使用时就通过开关 DC电源供电。同样，数字电路在电路板上生成相当大的噪声，本身就有明显的噪声余量。
　　在共模噪声电流是问题的情况下，例如，与某些灵敏的模拟电路一样(如雷达中)，增加滤波技术是一个选择。然后，测试工程师会利用开关 DC电源提供的优势。优秀的开关 DC电源可以在测试夹具上采用相应的低通滤波技术，能够衰减共模噪声电流中存在的高频谐波。这些滤波技术还可以有效用于其它高频噪声上，包括AC源EMI和接地环路拾取噪声。不管采用哪种电源结构，都可能会存在这些其它噪声。
　　表2汇总了各种DC电源典型的共模噪声电流性能。通过认真设计电源，可以最大限度地降低共模噪声电流，使系统开关DC电源适合低噪声测试的应用。例如，Agilent N6762A DC电源模块就是专门设计的开关 DC电源，其峰值共模噪声电流不到2毫安。由于其更接近于线性电源的性能，而不是传统开关电源的性能，因此不管用于什么应用，其都不可能成为问题。