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压摆率及可用配置

压摆率定义了输出电压或输出电流单位时间内的最大变化率。Magna-Power对压摆率的限制会产生非线性上升时间效应。Magna-Power的压摆率规格表征了电源对编程电压或电流变化的上升时间响应。压摆率不同于电源更快的瞬态响应规格,后者表征电源对阶跃负载变化的响应。

Magna-Power提供两种MagnaDC电源配置:标准输出和高压摆率(+HS)输出。标准输出级MagnaDC电源旨在在可用元件、尺寸和成本的约束条件下提供尽可能低的输出纹波电压。输出级的一部分由铝电解电容器组构成,其电气特性可实现此功能。虽然这些元件的存在及其性能表现通常为业界所接受,但在某些应用中,更低的输出电容、更快的上升和下降时间极为重要,同时较高的纹波电压也可接受。为满足这一需求,提供了高压摆率(+HS)选项,其输出级由低电容薄膜电容器和铝电解电容器组成。高压摆率(+HS)选项必须在工厂安装,最好在下单时指定。也可升级至+HS选项,但需将设备运回工厂进行升级。表1列出了MagnaDC可编程直流电源在纯电阻负载条件下的可用压摆率规格。

Table 1. Slew rate specifications for MagnaDC programmable DC power supplies.
Standard +HS Option
Voltage Slew Rate 170 ms 5 ms
Current Slew Rate 200 ms 10 ms

压摆率规格适用于电压或电流的任何转换。例如,从0到50%负载的编程转换与从0到100%负载的编程转换具有相同的压摆率。电压和电流的上升时间可用公式1建模:

`V(t)=V_0(1-e^-(t/T))`
(1)

其中`V(t)`为特定时刻的电压,`V0`为设定输出电压,`t`为时间,`T`为一阶时间常数(Magna-Power的压摆率规格),单位为秒。

为说明压摆率规格,将一台TSD600-24/208+HS电源连接至纯电阻负载,并设定为其满量程电压和电流:分别为600 Vdc和24 Adc。实验结果如图1所示。蓝色波形为电流信号,黄色波形为电压信号。在满量程电压-电流条件下,所有配备高压摆率(+HS)选项的型号均可获得与图1一致的相对性能表现。

图1. 配备高压摆率(+HS)选项的型号的电压和电流上升时间。
图1. 配备高压摆率(+HS)选项的型号的电压和电流上升时间。

新的电压和电流设定值在原点前-20 ms处发送至电源。为验证公式1与实验结果的一致性,我们可以分析第一个主要时间刻度,即设备开始升压和升流后10 ms处。在该第一个主要时间刻度处,`V0`为600 Vdc,`t`为0.01 s,`T`为0.004 s(因为这是一台高压摆率机型)。公式2为公式1的求值结果,其计算值与图1中第一个主要时间刻度处的黄色波形一致。

`V(t)=600*(1-e^-(0.01/0.004))`
(2)
`V(t)=550.74 "[Vdc]"`
Originally published 二月 3, 2018

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