将函数发生器与电源结合实现高效测试

函数发生器和直流电源是电子测试领域中不可或缺的两大工具。但您是否曾想过，将这两者结合使用能带来怎样的出色效果？今天，我们将深入探讨这一强大组合如何显著提升测试效率，并为工程师带来前所未有的测试体验。

函数发生器的强大能力

函数发生器作为一种电子测试设备，能够在宽频率范围内产生多种电波形，包括常见的正弦波、方波、三角波等标准波形。这些设备也被称为任意波形发生器，能够模拟电子设备在运行过程中可能遇到的各种信号条件。 通过精确调整频率（MHz或KHz）、幅度和带宽等参数，工程师可以测试设备或组件在不同条件下的耐受能力。无论是简单的电路调试还是复杂的系统分析，函数发生器都能胜任。

图1. 偏置三通（Bias Tee）可将信号发生器输出与直流电源输出耦合，但其功率处理能力存在限制

创新突破

内置函数发生器的直流电源

传统测试中，工程师需要分别使用函数发生器和电源设备，但随着技术不断发展，这两者可以进行完美融合。最佳解决方案是将函数发生器直接内置到电源或负载中，这带来了显著优势：无需担心设备损坏：由于EA函数发生器完全由固件实现，工程师不必担心低功率信号发生器受到高功率源的损坏。丰富的波形支持：内置函数发生器可以生成正弦波、三角波、矩形波、斜坡波以及自定义波形，满足各种测试需求。我们可以使用这些波形来：

■ 通过在以代表直流母线电压的直流电压上叠加60（50）Hz信号（及其谐波），测试电路对电源线噪声抗扰度的敏感性。 

■ 测试电路对不同电压母线斜坡上升速率的响应。

■ 确定电路保持供电的母线电压范围。

■ 模拟电压尖峰以测试电路对电压瞬变的保护水平。 

■ 测试电路对代表开关电源输出的kHz自定义噪声信号的敏感性。

这些示例表明内置任意波形发生器的直流电源使测试工程师能够更彻底地测试电路或产品——更广泛的测试可提高产品可靠性。

实战应用

从太阳能电池到电池系统的全面测试

太阳能电池板模拟测试

现在来模拟一个太阳能电池板。这需要为太阳能电池板创建一条I-V曲线。首先让我们回顾一下太阳能电池的工作原理，以便了解函数发生器将为太阳能电池板（一组连接的太阳能电池）定义的内容。太阳能电池模型由一个代表产生电流的太阳光的电流源、一个由二极管代表的p-n结以及与p-n结串联和并联的电阻组成。光子撞击p-n结中的电子并提供足够的能量使电子过渡到导带。建立起来的电场会开启二极管，电流流向太阳能电池的输出端。图2显示了一个简单的太阳能电池模型。

图2. 太阳能电池电路模型

串联电阻和并联电阻代表太阳能电池中的损耗。串联电阻代表太阳能电池半导体材料及其金属接触的电阻。并联电阻代表由通过p-n结的漏电流定义的绝缘电阻。较低的串联电阻和较高的并联电阻可提高太阳能电池的效率。

基于此模型，太阳能电池具有如图3中红色曲线所示的I-V特性。p-n结表现出反向二极管特性。定义该曲线的关键参数是太阳能电池的短路电流ISC、开路电压VOC以及太阳能电池功率输出最大点，即最大功率点MPP。ISC和VOC是太阳能电池可以产生的最大电流和电压。如图3蓝色曲线所示，VMP和IMP代表太阳能电池可以产生的最大功率输出的I-V参数。使太阳能电池在其MPP下运行可确保其获得最大性能，是目标工作点。

图3. 太阳能电池的I-V特性（红色曲线）和功率输出（蓝色曲线）

EA电源的内置函数发生器可轻松创建太阳能电池I-V曲线。函数发生器需要四个参数：开路电压、短路电流以及最大功率点电流和电压。图4显示了将创建I-V曲线的设置屏幕。

图4. 用于太阳能电池仿真的函数发生器设置界面

测试工程师可以使用模拟的太阳能电池来测试太阳能电池逆变器及其跟踪太阳能电池或太阳能电池板最大功率点的能力。函数发生器能够根据EN 50530标准测试逆变器的效率。EN50530测试模式可以确定逆变器对最大功率点变化的响应。此外，该测试模式允许输入改变太阳能电池板上的辐照度及其表面温度的变化。这两个参数都会影响太阳能电池的输出。

使用由64台PSB 30 kW电源并机的测试机架，测试工程师可以模拟一个1.92 MW的太阳能农场。这允许对用于配电应用的太阳能逆变器进行完整测试。 

电池系统测试与模拟

函数发生器XY生成器应用的第二个示例是模拟电池。图5说明了一个简单的电池模型。该模型使用一个理想电压源代表电池的开路电压和一个内部电阻代表电池中的电化学和电子电阻。随着负载电流的增加，由于内部电阻两端电压降的增加，电池的输出电压下降。测试工程师可以确定负载（例如电动汽车电机）在电机增加电流消耗时对电池电压下降的响应方式。

图5. 采用理想电压源与内阻的电池简化模型

使用ELR电子负载中的函数发生器，ELR负载可以模拟电池进行充电装置的测试。负载可以确定充电装置为电池快速充电提供高电流输出的能力。此外，模拟电池负载可以测试充电装置在电池达到100%充电后安全进行涓流充电的能力。

三大核心优势

信号发生器提供强大的调制能力。当我们将其与电源结合使用时，它会变得更加强大。外部电源不必充当放大器。这些设备也不会增加任意函数发生器的输出信号。它们确保被测设备在整个测试过程中接收一致的电压。

以下是整合这两种测试设备的好处：

测试能力与精度双重提升

函数发生器提供精确的信号输入，而直流电源确保被测设备接收稳定、一致的电压。这种组合消除了因电源不一致导致的分析障碍，使工程师能够创建真实的测试环境。

无与伦比的测试灵活性

无论是处理简单的电阻负载、复杂的无功电路还是大功率设备，这种组合都提供了适应不同测试场景所需的灵活性。 将高频脉冲发生器与直流电源配对，以测试敏感电路的校准。我们可以使用相同的设备轻松切换到阻抗测试，以评估故障电流是否会激活电路保护。

效率与准确性的完美平衡

内置函数发生器和电源可以简化测试设置。该设备可以减少测试设置时间，使工程师能够对设计进行更全面的分析。这意味着更快的故障排除、更短的开发周期和更高效的测试环境。

结语

函数发生器与直流电源的结合，这种创新解决方案不仅提高了测试的效率和准确性，更为工程师提供了前所未有的灵活性。无论是太阳能逆变器测试、电池系统验证，还是复杂的电子设备分析，这一组合都能提供卓越的性能表现。让测试更智能，让创新更简单。