北京樂真科技有限公司
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閱讀：298發布時間：2011-3-21
由于價格低廉，表頭監測型電源仍是中國用戶的主流選擇。
表頭監測型電源屬于數字化程度較低的設備。早期的產品使用當時僅有的指針表頭，但至少可以解決對輸出調整進行有效監測的問題。然而指針表頭的有效精度只能達到1%，因此對于需要精密度的場合力不從心。數字表頭的出現有效緩解了這一問題。使用集成電路，例如Intersil公司的ICL7107和ICL7135，配合段式液晶或數碼管顯示器，達成對電源的*步數字化。用戶在監測調整動作時，可直接由數字表頭讀出輸出電壓或電流的數值，而無需在指針表盤中估計讀數。
數字表頭使用戶得以精細調整電源輸出，根據表頭的分辨率，用戶可控制的細度達到滿幅輸出的1/2000或1/20000，而在指針表頭的表盤中，1%引起的指針轉動已經不易察覺。
然而，使用數字表頭后電源的數字化程度仍然很低。除可直接讀取數值外，本質上數字表頭并未改變電源的操控方式。與使用指針表頭的產品類似，這些電源在以下5個方面存在瓶頸。
（1）無法隨時獲知設置值
表頭的顯示內容有限，通常只能顯示實際輸出的電壓或電流，而表頭監測型電源的設置值實際由電位器旋鈕的旋轉位置決定。當穩壓電源或穩流電源正常輸出時，表頭的顯示值與設置值一致，但在另一些情況下，例如穩壓電源進入限流保護狀態，或穩流電源的輸出端開路時，表頭實際的輸出電壓或電流與設置值并不相同，從而無法讀出設置值的大小。此外，如果電源的輸出端進入高阻狀態而允許開機更換負載，表頭將失去指示作用，此時即使由于誤操作轉動電位器旋鈕而導致設置值變化，用戶也無法在輸出端恢復正常輸出狀態前即使獲知設置值的變動，而這通常是造成負載損毀的主要操作性原因。
兼備穩壓和穩流功能的電源具有2個獨立表頭，分別監測輸出電壓和電流。但事實上，由于電源只能工作于穩壓或穩流兩種狀態之一，而無法同時具有兩種狀態，只有一個表頭可以向操作者提供與設置值相同的測量值，而另一個表頭顯示的數值則與設置值不符。這在一定程度上會使不太熟練的操作者感到迷惑，提高儀器的入手難度。另一方面，即使對于熟練的操作者，在面臨需要將電壓和電流均預先設置妥當的應用時，也不得不采取復雜的步驟，例如首先使輸出端開路并設置電壓，而后在短路輸出端后設置電流。
樂真科技的電源產品屬于內部配置微處理器的數字化電源。借助微處理器，這些產品均采用圖形點陣液晶顯示器，從而可以顯示更多的電源運行狀態信息。設置值保存于微處理器控制下的存儲器中，無論電源出于開機后的何種狀態，例如進入限流或限壓保護，以及輸出端狀態發生改變，設置值均時刻顯示以備操作者監控，并且即使電源進入這些狀態，操作者也可在可見的當前設置數值基礎上設置輸出量。這一特點在保護負載方面具有特別的優勢，例如在輸出端為高阻狀態下設置輸出量，操作者在將輸出端恢復為正常輸出狀態之前擁有足夠的時間和機會確認設置值對負載的適用性。因此樂真科技的電源產品具有更好的可操作性和更高的操作安全性。
（2）無法控制輸出端狀態
表頭監測型電源難以有效控制輸出端狀態的原因在于表頭無法在輸出端進入高阻狀態時向操作者提供設置值信息，而非控制電路層面的難度，這在根本上源于表頭是監測手段而非設置手段，以及基于表頭監測的電源控制架構。
因此，表頭監測型電源必須關機更換負載，但在實際使用中這個基本要求又zui容易為操作者所忽略，并在帶電連接負載的瞬間由于電源響應的延滯使負載面對短暫高壓而產生火花或負載損毀。一個使用表頭監測型穩壓穩流電源驅動LED的實例足以說明這種危害。LED要求恒流驅動，即穩壓穩流電源工作于穩流狀態。但當開機且輸出端開路時，電源處于穩壓狀態，連接LED后電源轉換至穩流狀態，而此狀態轉換需要一定時間。在此期間，LED將首先承受穩壓狀態下的高輸出電壓，并使其內部產生過流，而后在電源進入穩流狀態后流經LED的電流達到設置值。這一過程表象表現為LED在連接瞬間的瞬時高亮而后亮度恢復正常。如果穩壓狀態下設置的電壓過高，以及LED自身結構無法耐受由此產生的過流功率，LED將在瞬間高亮后燒毀。
況且，即使關機時操作負載，由于電源無法對輸出端狀態進行控制，負載也將承受電源上電過程中的可能沖擊而受到損傷。這種短暫的沖擊來源于上電過程中電源內部電路的不確定狀態，以及這些狀態之間的競爭，這些狀態進入正常工作狀態需要一定時間，例如運算放大器由飽和恢復至正常狀態需要至少幾十微秒，并造成由其控制的功率電路輸出明顯超出設置值的電壓或電流。上電沖擊一般無法預知，而其電壓和電流幅度則可能達到電源的zui大輸出能力，很多電源在開機時容易燒毀LED負載的現象即可證明這一問題的嚴重性和在產品中存在的普遍性。
樂真科技的電源產品借助微處理器，均可控制輸出端狀態，支持開機安全更換負載，從而輕松解決上述問題。此外這些產品在開機上電時將輸出端設置為高阻狀態，在根源上避免負載受到上電沖擊的影響。事實上，即使在示波器中觀察，這些產品的上電沖擊也十分微弱而幾乎可以忽略。
樂真科技的這些產品提供輸出端狀態控制能力的另一個優勢在于對操作者的安全保護。部分型號，例如F2002/F2012程控精密直流電流源和F2030程控功率電流源的輸出電壓高達100V，超出安全電壓范圍，此時在更換負載前將輸出端設置為高阻狀態將為操作者提供對于此高電壓的足夠隔離，保證操作者安全。如果無法控制輸出端狀態，例如表頭監測型電源，操作者不得不在更換負載時的輸出端開路情形下直接面對危險電壓，從而產生潛在的電擊危險。
（3）大量使用機械易損元件
低數字化程度的設備必須大量使用機械易損元件作為調整的主要執行機構，這成為此類設備的一大隱患。表頭監測型電源也不例外，例如使用機械電位器作為調整輸出電壓和電流的執行器，以及使用琴鍵開關進行簡單的功能設置。
機械電位器由動片和電阻體構成，動片由彈性和強度俱佳的磷銅片制造，其與電阻體之間存在機械觸點。長時間使用或頻繁旋轉可能造成動片和電阻體的表面氧化而產生接觸不良，此外電阻體自身的磨損也將產生相似的問題，類似于音響產品中由于電位器磨損而產生的音量調節過程中的沙沙聲。調節中的接觸不良甚至短暫開路將直接造成輸出電壓或電流的抖動。當抖動表現為瞬間降低時，將使由此電源供電的電路無法正常工作，例如由可調穩壓電源供電的單片機電路。而當抖動表現為瞬間增大時，則可能直接導致負載損傷，尤其在對于愈發廣泛的低壓集成電路的供電應用中更為明顯，這種實際上的瞬間過沖將導致結構脆弱的半導體類型的負載*損毀。
樂真科技的電源產品使用DAC*代替電位器的功能。DAC內部采用CMOS電子開關，屬于無機械觸點的調整元件。將設置值通過鍵盤輸入至微處理器，微處理器控制DAC產生連續可調的控制電壓，控制電壓使功率電路輸出相應的電壓或電流，等效于對電位器的旋轉操作。由于不存在機械磨損，DAC可提供遠高于電位器的使用壽命。相對于電源的使用壽命而言，DAC通常被認為具有*壽命，從而在結構上杜絕機械磨損造成的負載安全性問題。由于微處理器對用戶和輸出量之間有效的操作性隔離，即使這些產品中*大量使用的機械元件——鍵盤按鍵損壞也不會直接導致輸出量的非正常變動，從而確保操作者對輸出狀態和負載安全性的有效掌控。
此外，相對機械電位器，DAC作為集成電路具有明顯更小的體積。由于DAC焊接于電源內部的印刷電路板上，其引入的噪聲也可忽略，而電位器則必須通過引線由印刷電路板引至前面板以便操作，模擬電路的長線懸空連接容易接收空間的工頻干擾，并直接影響輸出電壓和電流的質量。雖然使用屏蔽線可在zui大程度上減小噪聲，但這種實際上的必需手段卻由于大多數表頭監測型電源苛刻的追求低成本而省略，并代之以更廉價的普通排線。
（4）無法兼顧調節的速度和精度
表頭監測型電源一般具有粗調和細調兩個電位器旋鈕，這種組合的調整細度比通常固定為100:1，以兼顧粗調的跨度和細調的細度。然而在很多實際應用中，使用粗調電位器旋鈕提高調節速度的同時將犧牲調節細度，并造成的可能的由調節操作產生負載過壓或過流損傷。另一方面，使用細調旋鈕提高調節細度則以損失調節速度為代價。造成此矛盾的根源在于表頭監測型電源的構架對操作靈活性的限制。
樂真科技的電源產品通過內部微處理器提供一種更為靈活的調節方式。首先，電壓或電流可通過直接輸入數值直接設置完成，而微調時，這些產品更可在多個數值設置位提供加/減1的微調能力，即提供由1:1至10000:1，甚至100000:1可設置的準確微調細度。在需要準確大步進粗調以及精細微調并兼顧調節準確度的場合中，這種調節方法可提供旋轉電位器旋鈕無法達到的方便性，并具有快得多的設置操作速度。
（5）難以使用計算機控制
計算機屬于數字設備，與計算機的連接要求電源必須具有足夠高的數字化程度，例如至少可操作一種計算機接口。
表頭監測型電源的操作本質上仍屬于模擬控制方法，由于無微處理器，這類產品無法提供并操作計算機接口，因而其可提供的外控接口只能是接收模擬控制電壓的模擬接口。與電位器旋鈕由印刷電路板至前面板的長線懸空連接類似，這種通過模擬信號的遠程控制也將引入干擾和噪聲。即使使用屏蔽電纜，長達幾米的可觀線長也將降低控制信號的質量，況且尚未考慮低頻屏蔽接地的復雜操作和地線環路的影響。
樂真科技的程控電源產品均標準提供RS-232C和USB接口。數字接口的優勢在于*的抗干擾性能，例如RS-232C接口的電纜長度可超過10米而不影響通訊質量，而傳輸模擬信號的屏蔽電纜長度超過1米時即可導致信號質量的可觀下降。
此外樂真科技電源產品的計算機接口與電源輸出不共地，用戶可根據實際應用需求靈活配置地電位，從而避免地線環路的影響。這在測量系統的機柜應用中極為必要，通常地線環路干擾是造成測量系統性能下降的重要而不易察覺的原因。
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