電源供應器線性、負載調節與級聯因素考量

對於電源供應器來說，要保持穩定輸出，重要的是無論輸入電壓、連線的裝置或負載如何變化，都能保持一個特定的輸出值。線性調節指的是電源供應器在輸入電壓發生變化時，保持輸出電壓的能力。這在電源供應器輸入來源不穩定，或是電源供應器未經過線性調節的情況下特別重要，因為這兩種情況都可能導致大幅度的輸出變動。

DC (直流) 電源供應器會將 AC (交流) 輸入電源來源轉換為所需的 DC 輸出位準。部分 DC 電源供應器需要從輔助電源供應器獲得額外的電力，以達到所需的輸出位準。需要輔助電源供應器的電源供應器通常會發佈線性調節資訊，但不會另外指定。因此，如果特定電源供應器沒有發佈線性調節規格，您也無須擔憂。

線性調節涉及電源供應器與輸入電壓相對的穩定性；負載調節是電源供應器在負載發生變化時，保持穩定輸出位準的能力。例如，如果 10 W 電源供應器設為在穩定電壓模式中輸出 10 V，則不論其輸出的電流是 1 mA 或 1 A，該電源供應器都應保持在 10 V。負載調節是從整體電源輸出功能來看，您對輸出可能發生之變化程度的衡量。或者，在穩定電流模式中，負載調節指的是輸出電流的變化量與電壓下降變化量之間的關係。

如先前所述，不同的負載條件會對可程式化 DC 電源供應器是否能如預期運作產生影響。在向電容、電感和反向電流負載供電時，您應謹慎行事。使用不當可能會導致輸出訊號震盪或電源供應器損壞。電源供應器訊號的震盪是指電源供應器嘗試從電流突然變化引起的暫態中回復時，我們所不希望出現的一種輸出電壓震盪。震盪會影響系統保持穩定的能力，進而增加量測時間，如果震盪峰值過高，甚至可能會造成連線的電路損壞。您可以在下方找到不同負載條件的一般準則；不過，如有疑慮，請參閱電源供應器的使用說明，取得更多相關資訊。

^{圖 1. 暫態響應如果不穩定或太慢，可能會影響量測時間和準確度。}

電容負載

一般來說，電源供應器會在驅動電容負載時保持穩定，但某些負載可能會在裝置的暫態響應中導致震盪。電源供應器的轉換率是輸出電壓隨時間變化的最高速率，而此值與暫態響應直接相關。如下所示，使用電源供應器驅動電容器時，電壓轉換率的上限為輸出電流上限除以總負載電容。

透過電壓轉換率公式計算可知，負載電容越大，輸出電壓的變化就越慢。如果暫態響應太慢，量測可能會受到不良影響，因為您必須等到系統穩定才能進行準確量測。然而，如果轉換率太高，就可能會發生震盪。此外，在其他負載條件中，一般會使用電容器來抑制震盪。

電感負載

以穩定電壓模式驅動電感負載時，電源供應器通常會保持穩定。如果電感負載是在穩定電流模式中運作的電源供應器驅動，特別是在較高的電流範圍時，則電源供應器會變得不穩定。在這些情形中，提高輸出電容就能協助改善系統穩定性。

部分電源供應器提供使用者可程式化的輸出電容選項，您就能夠選擇較高的電容設定，以降低震盪發生的機率。您也可以提供與負載並聯的外部電容，這樣做也可抑制震盪。在驅動電感負載時，用來降低震盪的一般電容器值為 0.1-10 µF。然而如上一節所述，電容越大，輸出響應就越慢。因此，您應該使用所需的最低電容來減少震盪的影響。您通常希望輸出電壓能夠盡快從暫態中恢復，以限制電路接收不想要電壓層級的時間。系統回到穩定輸出位準的速度越快，您就能越快進行量測，進而縮短整體測試時間。如欲取得更多相關資訊，請參閱電源供應器使用說明。

反向電流負載

主動式負載偶爾可能會將反向電流傳遞至電源供應器。如果將反向電流施加到輸出端子，則不是針對四象限作業設計的電源供應器可能會受損。反向電流可能會導致電源供應器進入不受調節的模式。若要避免反向電流，您可以使用分洩制流負載，來預先載入裝置的輸出。理想情況下，分洩制流負載從裝置中取得的電流量，應與主動式負載可能傳遞給電源供應器的電流量相同。 

圖 2.使用分洩制流負載，保護電源供應器不受反向電流可能造成的損壞。

例如，假設電源供應器在穩定電壓模式中運作，向能夠產生 30 mA 反向電流的主動式負載供應 10 V。在此案例中，並聯電阻會做為分洩制流負載，以預先載入電源供應器輸出。分洩制流電阻器的值應使流出電源供應器輸出的電流，大於或等於主動式負載產生的反向電流。將 10 V 除以 30 mA，建議使用 333 Ω 預先載入的電阻，可有效比對反向電流並防止電源供應器受損。

選擇具過載保護的硬體

如前幾節所述，了解設備和測試環境的負載條件是很重要的，但您也可以選擇一些硬體，在發生意外時協助保護投資。 NI PXI 可程式化的電源供應器包含通道輸出保護、輔助電源輸入保護和過溫度保護等功能。

透過級聯多通道電源供應器或多個電源供應器，就能夠提高輸出電壓和電流。有時候，應用需要的電壓或電流比單一電源供應器通道所能輸出的還多。級聯電源供應器通道能夠擴充輸出的電壓和電流能力，但在這麼做時您應非常小心，因為如果操作不當，電源供應器或使用者會很容易受到傷害。 

級聯電源供應器通道，提高電壓輸出

如果電源供應器提供的是隔離的輸出，或如果您有多個可用的隔離電源供應器，則可以透過將通道串聯，輕鬆地擴大最高電壓輸出範圍。若要從單一電源供應器或多個電源供應器級聯多個隔離的通道，請如圖 3 所示串聯各通道。提供給負載的結果電壓將會等於個別通道電壓的總和。

^{圖 3.透過級聯隔離的電源供應器通道，提高輸出電壓。}

重要：級聯電源供應器通道時，請確保每個針腳和裝置接地之間的電壓小於指定的最高隔離電壓。例如，如果裝置的隔離規格規定，每個通道與接地的隔離電壓不得超過 60 VDC，則每個針腳和接地之間的電壓不應低於 60 VDC。無法符合此規格可能會對裝置和/或使用者造成傷害。

NI PXI 可程式化電源供應器為通道提供隔離輸出，如此您就可以串聯多個通道，產生更大的輸出電壓。參考使用說明和規格文件，了解如何結合輸出通道的詳細建議資訊。

級聯電源供應器通道，提高電流輸出

如果電源供應器提供的是隔離的輸出，或如果您有多個可用的隔離電源供應器，則可以透過將通道並聯，輕鬆地擴大最高電流輸出範圍。若要透過從單一電源供應器或多個電源供應器級聯多個隔離的通道，以提高電流輸出，請如圖 4 所示並聯各通道。由電源供應器提供給負載的結果電流將會等於個別通道電流的總和。

^{圖 4.透過級聯隔離的電源供應器通道，提高輸出電流。}

• 線性調節是指電源供應器在輸入線性電壓發生變化時，保持輸出電壓的能力。
• 負載調節是在負載發生變化時，電源供應器輸出保持不變的能力。
• 在向電容、電感和反向電流負載供電時，您應謹慎行事。使用不當可能會導致輸出訊號震盪或電源供應器損壞。
• 電源供應器訊號的震盪是我們不希望出現的輸出電壓震盪，因為電源供應器嘗試從由電流突然變化造成的暫態回復，這可能會延長測試時間，甚至因為激增的高電壓而導致連線的電路受損。
• 電源供應器的轉換率是輸出電壓隨時間變化的最高速率。
• 如果電感負載的驅動來源為在穩定電流模式中運作的電源供應器，提高輸出電容可能會協助改善系統的穩定性。
• 反向電流可能會導致電源供應器進入不受調節的模式，而且可能造成損壞。使用分洩制流負載，預先載入裝置的輸出，來避免反向電流。
• 透過級聯多通道電源供應器或多個電源供應器，就能夠提高輸出電壓和電流。
• 級聯電源通道時，請確保每個針腳和裝置接地之間的電壓小於指定的最高隔離電壓。
• 導通電流描述的是能夠通過先前封閉的繼電器，而不會造成損壞的電流量。另一方面來說，切換電流是指開關在接觸或斷開接點時能流通而不會造成損壞的最高額定電流。