搞硬件十幾年最煩的就是調(diào)試時(shí)桌面上一堆電源、萬(wàn)用表、示波器來(lái)回倒騰。尤其現(xiàn)在板子幾乎都是多電壓域主控一路3.3V、外設(shè)一路5V、傳感器一路1.8V運(yùn)氣好再加個(gè)12V來(lái)回?fù)Q接線頭、記不清哪路接了哪個(gè)負(fù)載出了問(wèn)題真是欲哭無(wú)淚。這也是為什么我拿到這臺(tái)三路輸出高分辨率直流電源后第一反應(yīng)不是“又多了一臺(tái)儀器”而是“這玩意兒能讓我少走好多彎路”。三路輸出高分辨率直流電源簡(jiǎn)單說(shuō)就是把三路獨(dú)立可調(diào)、可編程、可回讀的直流穩(wěn)壓輸出整合到一臺(tái)機(jī)器里每一路都支持精細(xì)到1mV甚至0.1mV的電壓設(shè)置和電流回讀。它解決的問(wèn)題很具體多電壓軌電路調(diào)試、正負(fù)電源供電、低功耗電流測(cè)量、以及需要精密電壓/電流控制的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景。適合嵌入式工程師、硬件調(diào)試人員、電源設(shè)計(jì)者和儀器儀表愛(ài)好者。下面我從需求拆解、參數(shù)解讀、實(shí)操流程和踩坑記錄四個(gè)角度把這臺(tái)電源的前前后后講透。1. 項(xiàng)目概述三路輸出高分辨率電源到底解決了什么1.1 為什么三路輸出會(huì)成為剛需現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)早已不是“一塊板子一路電源”的年代。MCU 3.3VCAN收發(fā)器5V運(yùn)放正負(fù)15VOLED屏3.3V電機(jī)驅(qū)動(dòng)12V一板多電壓域是常態(tài)。雙通道電源能勉強(qiáng)應(yīng)付兩個(gè)電壓軌但在多電壓、多負(fù)載的調(diào)試現(xiàn)場(chǎng)第三路往往就是“救急”的那一路。我試過(guò)最典型的場(chǎng)景是調(diào)試一塊低功耗網(wǎng)關(guān)板核心是3.3VWiFi模組需要3.3V/500mA瞬態(tài)傳感器板上還有一個(gè)1.8V的接口電平再接一個(gè)5V的LCD背光正好是三路。當(dāng)時(shí)手頭只有一臺(tái)單路電源結(jié)果只能把兩臺(tái)直流電源串起來(lái)用不僅占地方而且稍不注意接錯(cuò)地線就會(huì)燒東西。三路獨(dú)立輸出各管一路從根源上避免了這種混接帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。另一個(gè)容易被忽略的需求是正負(fù)電源。音頻電路、儀表放大器、模擬開(kāi)關(guān)這些器件經(jīng)常要±12V或±15V。用三路電源中的兩路做串聯(lián)跟蹤輸出端以中間為參考地第三路再給數(shù)字邏輯供電這樣一套系統(tǒng)電源全齊了。老式雙路電源也能做跟蹤但沒(méi)有第三路應(yīng)用場(chǎng)景就受限。所以三路不是“多一路而已”而是把“模擬電路雙電源數(shù)字電路單電源”這個(gè)實(shí)驗(yàn)室最常見(jiàn)的組合真正整合到了一臺(tái)機(jī)器里。1.2 “高分辨率”不是營(yíng)銷詞是調(diào)試精度的生命線標(biāo)題里的“New”和“High Resolution”很大程度體現(xiàn)在分辨率上。傳統(tǒng)數(shù)字電源設(shè)電壓只能到10mV甚至100mV電流顯示只能到1mA。做常規(guī)數(shù)字電路調(diào)試也許夠用但一旦碰到FPGA內(nèi)核供電、射頻模塊偏置、低功耗電流測(cè)量就露怯了。舉個(gè)例子一顆FPGA的內(nèi)核電壓是1.0V數(shù)據(jù)手冊(cè)要求±3%也就是±30mV。你要是用100mV步進(jìn)的電源就算設(shè)到最接近的1.0V也看不到更深層的問(wèn)題——因?yàn)槟銢](méi)法通過(guò)小幅加壓/減壓來(lái)驗(yàn)證供電裕量。而高分辨率電源能把電壓設(shè)置到1mV內(nèi)核升到1.03V、降到0.97V門限到底卡在哪一測(cè)便知。這類快速裕量測(cè)試恰恰是高分辨率電壓設(shè)置最值錢的場(chǎng)景之一。電流回讀分辨率的意義更直接。低功耗產(chǎn)品的待機(jī)電流經(jīng)常在幾十微安到幾百微安之間普通電源顯示0.00A根本不反應(yīng)。高分辨率電源至少能讀到0.1mA高檔一點(diǎn)的能到1μA級(jí)別配合積分功能甚至可以直接當(dāng)簡(jiǎn)易功耗計(jì)用省去串接萬(wàn)用表的麻煩。我在測(cè)一塊NB-IoT模組時(shí)就靠電源自帶的電流趨勢(shì)記錄抓到了它每10分鐘一次約120μA的尖峰電流這在以前幾乎是不可能的。必須強(qiáng)調(diào)分辨率高不等于精度好。分辨率是“能不能調(diào)得細(xì)、看得到變化”精度是“顯示值離真實(shí)值差多少”。兩者都重要但很多人買電源只盯著分辨率結(jié)果測(cè)出來(lái)和六位半萬(wàn)用表差好幾十毫伏就抱怨儀器不準(zhǔn)——其實(shí)是沒(méi)搞清楚規(guī)格書里“0.03% 2mV”這類誤差表示法的含義。后面我會(huì)詳細(xì)拆。1.3 這個(gè)項(xiàng)目適合誰(shuí)如果你屬于以下人群之一這類電源會(huì)顯著改善調(diào)試體驗(yàn)嵌入式軟件工程師給開(kāi)發(fā)板供電順便看峰值/睡眠電流省一臺(tái)臺(tái)式萬(wàn)用表硬件工程師需要驗(yàn)證不同供電電壓下電路性能要求電壓微調(diào)和精確回讀電源工程師評(píng)估DC-DC模塊輸入范圍、負(fù)載調(diào)整率、紋波特性電子愛(ài)好者和學(xué)生一臺(tái)三路高分辨率電源覆蓋從單片機(jī)到模擬電路的絕大部分實(shí)驗(yàn)需求。也有人覺(jué)得“我現(xiàn)在用充電頭加穩(wěn)壓模塊也挺好”這話對(duì)純學(xué)習(xí)場(chǎng)景沒(méi)錯(cuò)但到了需要重復(fù)驗(yàn)證、記錄數(shù)據(jù)、做對(duì)比實(shí)驗(yàn)的時(shí)候一臺(tái)可編程、可預(yù)設(shè)、回讀準(zhǔn)的儀器帶來(lái)的價(jià)值就很明顯了。下面重點(diǎn)講我拆解這臺(tái)電源時(shí)的設(shè)計(jì)思路和關(guān)鍵參數(shù)方便你判斷自己的需求是不是真的需要“三路高分辨率”。2. 核心參數(shù)與設(shè)計(jì)思路拆解2.1 三路輸出的兩種架構(gòu)隔離與非隔離拆開(kāi)來(lái)看三路輸出電源內(nèi)部架構(gòu)主要分兩類。第一類是非隔離共地設(shè)計(jì)常見(jiàn)組合是兩路0-30V/0-3A可調(diào)輸出加一路固定5V/3A輸出三路的負(fù)端在內(nèi)部共地。第二類是真正意義上的隔離設(shè)計(jì)三路輸出各自有獨(dú)立變壓器繞組輸出負(fù)端互不相連可以自由串并聯(lián)也可以接成任意參考點(diǎn)。為什么值得關(guān)心這件事直接決定你能不能做正負(fù)電源、能不能兩路串聯(lián)出60V。非隔離共地主流的雙路電源兩路負(fù)端往往是同一個(gè)參考點(diǎn)你怎么串都不可能得到0V為參考的±15V。而隔離輸出的電源任意兩路串聯(lián)把中間點(diǎn)當(dāng)系統(tǒng)地一路出15V、一路出-15V這才是真正的模擬電路調(diào)試?yán)?。隔離設(shè)計(jì)也有代價(jià)變壓器繞組多、體積大、成本高而且各路之間存在耦合電容高頻紋波會(huì)在通道間串?dāng)_。我在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)同樣是標(biāo)稱1mV rms紋波的電源隔離通道在高頻開(kāi)關(guān)噪聲下可能比非隔離通道略差一點(diǎn)。所以架構(gòu)沒(méi)有絕對(duì)好壞關(guān)鍵看你怎么用。如果只是調(diào)試數(shù)字板非隔離共地完全夠用如果要做運(yùn)放、傳感器、射頻電路優(yōu)先考慮隔離輸出。2.2 分辨率、精度和穩(wěn)定度別把三者搞混這是最容易被忽視的部分。規(guī)格書上隨便一行字就能把新手帶溝里。展開(kāi)講三個(gè)概念分辨率設(shè)置和回讀的最小增量。比如1mV電壓設(shè)置分辨率、0.1mA電流回讀分辨率。它決定你“能不能看到”微小變化。精度設(shè)定值與實(shí)際輸出值之間的最大偏差通常寫成“±(0.03% of reading 2mV)”這種形式。它決定你“看得準(zhǔn)不準(zhǔn)”。穩(wěn)定度輸出隨時(shí)間和溫度漂移的程度常見(jiàn)指標(biāo)是溫度系數(shù)如±20ppm/°C。它決定你“長(zhǎng)時(shí)間用穩(wěn)不穩(wěn)”。用個(gè)生活類比分辨率就是尺子上刻度的粗細(xì)精度就是這把尺子本身做得準(zhǔn)不準(zhǔn)穩(wěn)定度就是尺子在夏天冬天是否熱脹冷縮。一把刻度很細(xì)但本身不準(zhǔn)的尺子量出來(lái)的數(shù)據(jù)照樣是錯(cuò)的。同樣一臺(tái)號(hào)稱0.1mV分辨率的電源如果精度只有±50mV那它測(cè)出來(lái)的微小變化只能用來(lái)做相對(duì)比較不能當(dāng)絕對(duì)值用。所以拿到一臺(tái)三路高分辨率電源先別急著輸出先看規(guī)格書上的精度表示。比如“0.01% 1mV”意思是如果在30V檔輸出誤差最多是30V×0.01% 1mV 4mV。對(duì)絕大多數(shù)電路實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)4mV的直流誤差完全可接受但對(duì)1.0V內(nèi)核電壓4mV開(kāi)始有意義。要把“高分辨率”用在刀刃上必須知道誤差邊界在哪。我通常會(huì)在電腦里維護(hù)一張小表格把每臺(tái)電源在各量程的關(guān)鍵參數(shù)記下來(lái)方便隨手算。2.3 影響分辨率的硬件關(guān)鍵DAC和基準(zhǔn)源高分辨率是怎么實(shí)現(xiàn)的核心在兩個(gè)器件數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC和電壓基準(zhǔn)源。假如主輸出量程是30V用16位DAC來(lái)控制理想情況下最小步進(jìn)是30V / 65536 ≈ 0.46mV?？雌饋?lái)能達(dá)到0.1mV級(jí)別并沒(méi)有硬件還有三大現(xiàn)實(shí)因素。第一DAC本身的線性誤差積分非線性可能到±2LSB也就是說(shuō)理想步進(jìn)0.46mV實(shí)際步進(jìn)在不同碼值處可能偏差好幾毫伏。第二基準(zhǔn)源的噪聲和溫漂會(huì)直接疊在DAC輸出上一個(gè)溫度系數(shù)只有10ppm/°C的基準(zhǔn)溫度變化10°C就是100ppm對(duì)30V輸出就是3mV漂移。第三后級(jí)功率放大電路的運(yùn)放失調(diào)和紋波會(huì)進(jìn)一步劣化信號(hào)。所以廠家標(biāo)“16位分辨率”真正的輸出電壓精度往往遠(yuǎn)達(dá)不到16位理論精度這時(shí)候看的是精度指標(biāo)不是位數(shù)。電流小信號(hào)回讀也一樣。高端電源會(huì)用一個(gè)精密采樣電阻配合高分辨率ADC采樣電阻的溫度系數(shù)、ADC的參考噪聲都會(huì)影響電流讀數(shù)。我用這類電源去測(cè)低功耗板子的睡眠電流最關(guān)心的不是它標(biāo)稱的0.1mA分辨率而是50μA左右時(shí)讀數(shù)是不是穩(wěn)定、有沒(méi)有跳動(dòng)。實(shí)測(cè)下來(lái)很多電源在小電流段的實(shí)際誤差會(huì)比大電流段高本質(zhì)上是固定偏置誤差和噪聲占比變大了。這也是為什么同樣標(biāo)“高分辨率”不同價(jià)位產(chǎn)品在小電流表現(xiàn)上天差地別。2.4 回讀精度與遠(yuǎn)端補(bǔ)償高分辨率電源普遍支持四線制遠(yuǎn)端補(bǔ)償Remote Sense這是一個(gè)“用過(guò)就回不去”的功能。原理很簡(jiǎn)單電線上有電阻大電流下會(huì)產(chǎn)生壓降。假設(shè)負(fù)載電流2A導(dǎo)線回路總電阻0.1Ω線上就損失0.2V負(fù)載端實(shí)際電壓比設(shè)定值低0.2V。傳統(tǒng)兩線制電源在輸出端子處采樣它認(rèn)為自己輸出得很準(zhǔn)實(shí)際上負(fù)載端已經(jīng)偏了。遠(yuǎn)端補(bǔ)償就是額外接兩條細(xì)線到負(fù)載端把采樣點(diǎn)從電源輸出端子搬到負(fù)載引腳電源通過(guò)內(nèi)部反饋回路自動(dòng)把輸出電壓抬高補(bǔ)償?shù)艟€損。具體接線時(shí)注意Sense線走得越長(zhǎng)引入的噪聲和干擾越多。我的經(jīng)驗(yàn)是用絞合線或屏蔽線連接Sense并且盡量靠近負(fù)載電容的正負(fù)端而不是隨便夾在負(fù)載板上某一處。電流線越粗越好我習(xí)慣用14AWG或者至少16AWG的硅膠線做電流回路這樣線損本來(lái)就能壓到幾十毫伏以內(nèi)再配合Remote Sense負(fù)載端電壓誤差基本能控制在毫伏級(jí)。還要注意一點(diǎn)Remote Sense是有補(bǔ)償上限的一般電源只能補(bǔ)償?shù)?V以內(nèi)的線損超過(guò)這個(gè)范圍會(huì)自動(dòng)報(bào)警。我在調(diào)一個(gè)長(zhǎng)線供電的低功耗設(shè)備時(shí)曾試圖靠Remote Sense把30米線纜的壓降全部補(bǔ)回來(lái)結(jié)果電源直接報(bào)錯(cuò)。后來(lái)只能改成終端加DC-DC或者提高供電電壓的方案。所以Sense解決的是“最后幾米”的壓降不是所有線損的靈丹妙藥。3. 實(shí)操過(guò)程從選型到調(diào)試的完整流程3.1 根據(jù)需求確認(rèn)通道規(guī)格動(dòng)手之前先列一張需求清單別一上來(lái)就盯參數(shù)。我的做法是先把被測(cè)電路的供電需求寫全再反推電源指標(biāo)。拿一塊典型的STM32 傳感器 LCD開(kāi)發(fā)板舉例底稿可以這樣列主控3.3V / 300mA峰值500mA傳感器模擬部分5V / 100mA需要低紋波LCD背光/電機(jī)12V / 500mA那么三路輸出分別要覆蓋0-30V/0-3A、0-30V/0-3A、0-5V/0-3A基本就夠用。如果你常年做運(yùn)放電路就選帶正負(fù)跟蹤功能的兩路加一路5V固定輸出這樣雙電源調(diào)運(yùn)放很方便。如果做太陽(yáng)能、電池等應(yīng)用可能要求輸出電壓更高那就選30V或60V級(jí)別。留余量的原則是每路持續(xù)電流至少是負(fù)載最大電流的1.5倍。因?yàn)殡娫撮L(zhǎng)時(shí)間滿載運(yùn)行散熱和穩(wěn)定性都會(huì)吃緊標(biāo)稱3A的電源長(zhǎng)期拉到2.5A以上風(fēng)扇轉(zhuǎn)速和紋波都會(huì)起來(lái)精密測(cè)量場(chǎng)景下體驗(yàn)很差。我看過(guò)一份拆解報(bào)告某品牌電源滿載和半載狀態(tài)下輸出紋波能差到3倍原因就是功率級(jí)熱漂移和風(fēng)扇氣流影響了采樣電阻的溫度。3.2 常用操作模式與設(shè)置步驟大部分可編程電源都有幾種輸出模式差別在于通道之間的連接和跟隨邏輯。我用的這臺(tái)三路輸出電源支持獨(dú)立、串聯(lián)跟蹤和并聯(lián)跟蹤三種模式下面是我實(shí)際設(shè)置正負(fù)電源的完整流程。第一步把輸出接線按串聯(lián)方式連接第二路輸出的正端接第一路輸出的負(fù)端中間這個(gè)點(diǎn)作為系統(tǒng)地。第二步進(jìn)入設(shè)置菜單選擇Tracking Mode讓第二路跟隨第一路電壓反向輸出。第三步把第一路設(shè)成15.000V第二路自動(dòng)輸出-15.000V第四步開(kāi)啟所有輸出然后用萬(wàn)用表驗(yàn)證中間點(diǎn)對(duì)兩端電壓確實(shí)是對(duì)稱的。如果兩路不對(duì)稱多半是第二路設(shè)置成了正向跟隨而不是反向跟隨進(jìn)菜單里重新選一下方向就行。如果你要的是更高電壓比如兩路串聯(lián)出60V同樣用跟蹤模式但把第二路設(shè)置成正向跟隨。這時(shí)要注意很多電源的跟蹤模式只是同步設(shè)置值并不會(huì)自動(dòng)幫你把兩路功率級(jí)串聯(lián)成真正隔離的60V輸出這個(gè)取決于內(nèi)部是共地還是隔離。買之前一定確認(rèn)“可串聯(lián)輸出”是硬件隔離支持而不是軟件層面的“跟著一起設(shè)電壓”。我見(jiàn)過(guò)有人拿非隔離共地電源去串聯(lián)升壓結(jié)果兩路負(fù)端內(nèi)部短接短路保護(hù)瞬間跳掉。3.3 高分辨率下正確接線與測(cè)量高分辨率是一把雙刃劍它能讓你看到微伏/微安級(jí)的變化但也會(huì)把接觸電阻、線纜熱電動(dòng)勢(shì)、地環(huán)路噪聲全部照單全收。先講電流測(cè)量。臺(tái)式電源的電流回讀本質(zhì)上是通過(guò)輸出回路串聯(lián)采樣電阻實(shí)現(xiàn)的。如果你的負(fù)載線很細(xì)、夾子接觸不良或者回路里串了別的接頭這些額外的接觸電阻會(huì)疊加到采樣電阻上導(dǎo)致電流讀數(shù)偏高、偏低或跳動(dòng)。我在低功耗測(cè)試時(shí)有一個(gè)習(xí)慣先把輸出電流設(shè)成0然后短路輸出端子看電流回讀是否能歸零。如果還有幾十毫安的底數(shù)先查接線和連接器而不是懷疑電源壞了。有一次我測(cè)一塊板子待機(jī)電流讀數(shù)一直在0.23mA和0.45mA之間跳排查了很久最后發(fā)現(xiàn)是測(cè)試夾子氧化導(dǎo)致接觸電阻不穩(wěn)定。換了鍍金夾子之后讀數(shù)穩(wěn)如老狗。再講電壓測(cè)量。要精確驗(yàn)證輸出電壓最好用示波器或者萬(wàn)用表直接在負(fù)載端測(cè)而不是盯著電源自身的顯示面板。電源回讀經(jīng)過(guò)ADC和軟件處理動(dòng)態(tài)響應(yīng)較慢負(fù)載瞬變時(shí)看不到細(xì)節(jié)。而示波器探頭要接在負(fù)載電容兩端盡量把探頭地線縮短避免地線夾引入噪聲讓紋波看起來(lái)大好幾倍。另外測(cè)量紋波時(shí)示波器最好使用DC耦合帶寬限制在20MHz這是行業(yè)里測(cè)紋波最常見(jiàn)的設(shè)置20MHz以上基本都是噪聲而不是電源本體紋波。3.4 校準(zhǔn)與驗(yàn)證高分辨率電源買回來(lái)之后不要直接信任出廠校準(zhǔn)尤其是二手或長(zhǎng)期未校準(zhǔn)的機(jī)器。我有一次用一臺(tái)電源給傳感器供電發(fā)現(xiàn)輸出電壓比設(shè)定值低約6mV排查半天才發(fā)現(xiàn)是校準(zhǔn)參數(shù)漂了重新校準(zhǔn)后立刻正常。所以新設(shè)備到手第一步不是接負(fù)載而是做一次全面校準(zhǔn)驗(yàn)證。校準(zhǔn)的方法不復(fù)雜但需要一臺(tái)比被測(cè)電源精度高一個(gè)數(shù)量級(jí)的儀表。通常用六位半萬(wàn)用表例如Keysight 34461A或者國(guó)產(chǎn)的普源DM3068把萬(wàn)用表設(shè)成直流電壓檔接到輸出端子再做空載校準(zhǔn)。流程一般是先把電源輸出設(shè)成幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)比如滿量程的10%、50%、90%記錄萬(wàn)用表讀數(shù)進(jìn)入電源的校準(zhǔn)菜單把對(duì)應(yīng)點(diǎn)的實(shí)際值填進(jìn)去。電流校準(zhǔn)則需要一個(gè)精度高的電子負(fù)載或者大功率電阻在幾個(gè)電流點(diǎn)下分別校準(zhǔn)。整個(gè)過(guò)程大概半小時(shí)。校準(zhǔn)完之后再用一個(gè)已知電壓比如基準(zhǔn)電壓源快速?gòu)?fù)查一遍確認(rèn)各個(gè)量程誤差在標(biāo)稱范圍內(nèi)。這里有個(gè)小細(xì)節(jié)校準(zhǔn)環(huán)境溫度要盡量接近你日常使用環(huán)境的溫度因?yàn)樾?zhǔn)數(shù)據(jù)在的溫度點(diǎn)附近最準(zhǔn)溫差越大誤差越大。所以冬天和夏天如果溫差超過(guò)15°C我建議各做一次校準(zhǔn)。4. 真實(shí)場(chǎng)景應(yīng)用與常見(jiàn)問(wèn)題排查4.1 四個(gè)典型應(yīng)用場(chǎng)景第一個(gè)場(chǎng)景低功耗設(shè)備電流分析。給MCU板子用3.3V供電把電源電流回讀分辨率切到高精度檔看正常運(yùn)行、淺睡眠、深度睡眠三種狀態(tài)下的電流差異。很多電源支持簡(jiǎn)單的趨勢(shì)記錄或數(shù)據(jù)導(dǎo)出配合上位機(jī)軟件畫電流隨時(shí)間變化曲線比萬(wàn)用表一段段卡電流方便得多。我這邊做低功耗產(chǎn)品時(shí)常拿它當(dāng)預(yù)篩選工具把明顯異常的設(shè)備先挑出來(lái)再上功率分析儀做精細(xì)化測(cè)量。第二個(gè)場(chǎng)景傳感器精密激勵(lì)。橋式應(yīng)變片、PT100這類傳感器供電電壓的變化會(huì)直接影響測(cè)量結(jié)果。使用高分辨率電源提供5.000V激勵(lì)配合遠(yuǎn)程檢測(cè)把電壓誤差控制在毫伏級(jí)后端采集的漂移才能歸因于傳感器本身。如果還用普通電源供5V激勵(lì)電壓自身漂移了幾個(gè)毫伏傳感器讀數(shù)變化到底是溫度引起的還是電源引起的根本說(shuō)不清楚。第三個(gè)場(chǎng)景音頻電路正負(fù)電源。運(yùn)算放大器需要±15V市電變壓器方案體積大、紋波高。用三路電源的跟蹤功能提供±15V第三路給控制邏輯供電一套系統(tǒng)就能穩(wěn)定工作。調(diào)試時(shí)還能隨時(shí)把正負(fù)電壓調(diào)偏幾個(gè)毫伏模擬電源不對(duì)稱對(duì)電路的影響。比如把15V調(diào)高到15.020V、-15V保持-15.000V觀察輸出直流偏置的變化就能判斷電路的電源抑制能力。第四個(gè)場(chǎng)景電池充電模擬。用可編程電源的限流功能模擬充電器設(shè)置恒流階段電流、恒壓階段電壓同時(shí)觀察充電過(guò)程中電壓和電流的變化。這對(duì)評(píng)估電池管理電路的充電策略非常直觀。我做過(guò)一次鋰電池充電曲線測(cè)試就是用三路電源里的兩路一路模擬適配器供電一路模擬電池電壓回灌直接驗(yàn)證充電芯片在輸入電壓波動(dòng)時(shí)的切換行為省掉了搭電池模擬器的功夫。4.2 常見(jiàn)問(wèn)題速查表我在調(diào)試過(guò)程中整理了一張常見(jiàn)問(wèn)題排查表基本覆蓋了絕大多數(shù)使用者會(huì)踩的坑?，F(xiàn)象可能原因排查與解決輸出電壓比設(shè)定值低0.1~0.3V線損過(guò)大或負(fù)載電流太大加粗電流線使用Remote Sense遠(yuǎn)端補(bǔ)償電流回讀不為零采樣回路接觸電阻、夾子氧化短路輸出端子做歸零檢查更換線纜和夾子設(shè)置1mV步進(jìn)但實(shí)際電壓跳動(dòng)輸出帶寬內(nèi)噪聲較大地環(huán)路干擾檢查測(cè)試線是否遠(yuǎn)離開(kāi)關(guān)電源示波器加20MHz帶寬限制接入負(fù)載后電壓瞬間跌落負(fù)載超出電源瞬態(tài)響應(yīng)能力增大輸出電容降低負(fù)載跳變斜率檢查限流設(shè)置兩路串聯(lián)輸出對(duì)地異常非隔離共地架構(gòu)導(dǎo)致確認(rèn)硬件是否支持真正隔離串聯(lián)必要時(shí)改用獨(dú)立隔離通道電流顯示在μA級(jí)跳變電磁干擾、接觸熱電動(dòng)勢(shì)用屏蔽線保持接觸穩(wěn)定等待熱平衡后再讀這表格里的每個(gè)坑我都踩過(guò)。最典型的是Remote Sense沒(méi)接導(dǎo)致大電流下電壓偏低我一度以為是電源壞了最后發(fā)現(xiàn)就是輸出線太長(zhǎng)太細(xì)。從那以后凡是大電流、精密電壓的實(shí)驗(yàn)我第一件事就是把Sense線接上。另外接觸熱電動(dòng)勢(shì)這個(gè)坑很多人不知道兩種不同金屬在溫差不均勻時(shí)會(huì)產(chǎn)生微伏級(jí)電壓在μA級(jí)電流測(cè)量中可能直接被當(dāng)作信號(hào)。解決方法是讓接頭盡量等溫或者用同一種材料的線纜從電源拉到負(fù)載避免銅線和鍍金夾子之間形成熱電偶效應(yīng)。4.3 輸出保護(hù)與上電時(shí)序高分辨率電源通常都有完整的保護(hù)功能OVP過(guò)壓保護(hù)、OCP過(guò)流保護(hù)、OTP過(guò)溫保護(hù)設(shè)置到位能救不少板子。我的統(tǒng)一建議是OVP設(shè)成被測(cè)電路標(biāo)稱最高電壓的1.2倍OCP設(shè)成預(yù)計(jì)最大電流的1.3倍。比如給3.3V板子供電OVP設(shè)4V預(yù)計(jì)最大電流500mAOCP設(shè)650mA。這樣萬(wàn)一實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)異常電源會(huì)在幾毫秒內(nèi)切斷輸出而不是讓板子先冒煙。多路電源還有一個(gè)天然優(yōu)勢(shì)可以控制多路輸出的上電時(shí)序。很多芯片要求內(nèi)核先上電、IO后上電或者反過(guò)來(lái)。用三路輸出的可編程電源可以分別設(shè)置每路的延時(shí)時(shí)間。實(shí)際設(shè)置時(shí)要注意電源面板的延時(shí)精度通常在10ms級(jí)別對(duì)大多數(shù)復(fù)位時(shí)序要求不夠嚴(yán)格的電路已經(jīng)夠用如果要求精確到微秒級(jí)就得用專門的上電時(shí)序控制板。我調(diào)試過(guò)一顆要求內(nèi)核電壓先于IO電壓至少1ms的PMIC用電源自帶的延時(shí)功能就能滿足省了外接時(shí)序控制器的麻煩。設(shè)置保護(hù)時(shí)還要注意OVP的觸發(fā)閾值不要設(shè)在被測(cè)芯片絕對(duì)最大額定值附近要留足夠安全余量。比如芯片絕對(duì)最大3.6V你把OVP設(shè)3.59V看起來(lái)安全實(shí)際上正常工作時(shí)也可能因?yàn)閯?dòng)態(tài)負(fù)載導(dǎo)致電壓尖刺觸發(fā)誤動(dòng)作反而讓實(shí)驗(yàn)中斷。我一般按芯片正常工作電壓的1.2倍或者絕對(duì)最大值的80%取較小值。4.4 散熱、風(fēng)噪和長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性長(zhǎng)時(shí)間以較大電流運(yùn)行時(shí)電源內(nèi)部的線性調(diào)整管會(huì)大量發(fā)熱風(fēng)扇會(huì)高速運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲也隨之上升。很多實(shí)驗(yàn)室對(duì)風(fēng)噪敏感尤其是做音頻測(cè)試時(shí)風(fēng)扇聲音會(huì)串到測(cè)量環(huán)境里。我個(gè)人的處理方式有兩條一是盡量把電源放在遠(yuǎn)離測(cè)試臺(tái)的位置通過(guò)長(zhǎng)線供電二是長(zhǎng)時(shí)間低速風(fēng)噪下測(cè)試優(yōu)先選擇采用“溫控風(fēng)扇低轉(zhuǎn)速擋位”設(shè)計(jì)的高端電源或者干脆用大電流時(shí)短暫高速、小電流時(shí)低速的策略人為把平均電流壓下來(lái)。三路輸出電源因?yàn)楣β使芏喟l(fā)熱比雙路電源更明顯這一點(diǎn)在選購(gòu)時(shí)就要有心理準(zhǔn)備。我也試過(guò)把三路都滿載跑一整天的場(chǎng)景到下午輸出就出現(xiàn)輕微漂移摸一下機(jī)箱外殼明顯發(fā)燙。后來(lái)我做了個(gè)小改造在電源進(jìn)風(fēng)口側(cè)加了12cm低速風(fēng)扇輔助散熱溫度下降后漂移就消失了。對(duì)追求精度的長(zhǎng)測(cè)場(chǎng)景溫度管理比想象中更重要。長(zhǎng)期使用后風(fēng)扇和散熱器容易積灰導(dǎo)致溫度升高觸發(fā)電源降額保護(hù)。我會(huì)每半年拆機(jī)做一次清灰用氣吹或軟毛刷清理風(fēng)道順手檢查電源內(nèi)部有沒(méi)有電容鼓包。這個(gè)習(xí)慣幫我避免過(guò)一次測(cè)試中電源突然降功率的尷尬。那次如果不是提前清理了散熱片上的積灰一套72小時(shí)的耐久測(cè)試就白跑了。用三路輸出高分辨率電源這些時(shí)間我最深的體會(huì)是它在省時(shí)間和省心上的價(jià)值超過(guò)參數(shù)表上那些數(shù)字。以前調(diào)一塊多電壓域板子要在兩臺(tái)甚至三臺(tái)電源之間來(lái)回切換記錄電壓電流靠手抄電源之間還沒(méi)有公共參考現(xiàn)在一臺(tái)機(jī)器搞定預(yù)設(shè)存儲(chǔ)、跟蹤輸出、遠(yuǎn)程檢測(cè)、保護(hù)設(shè)置全部到位整個(gè)調(diào)試流程順暢很多。最后再分享一個(gè)小技巧很多人在三路同時(shí)輸出時(shí)習(xí)慣把三路的地都接在一起其實(shí)如果被測(cè)電路各模塊之間本來(lái)就是隔離的盡量讓電源各路也保持獨(dú)立浮動(dòng)這樣能有效避免地環(huán)路干擾。要不要額外花錢買帶隔離的三路輸出關(guān)鍵就看你的電路里有沒(méi)有隔離需求。希望這篇內(nèi)容能幫你把“三路輸出高分辨率直流電源”真正用起來(lái)少踩幾個(gè)我在前面踩過(guò)的坑。