直流电源分析仪及其典型应用

时间： 2016-03-14 来源：Keysight

技术问答

N6705B 直流电源分析仪简介

N6705B直流电源分析仪，采用模块化设计，在一台主机中提供了多种测试仪表功能：

• 1 至 4 路高性能电源输出或电子负载

• 数字电压表和电流表

• 带功率输出的任意波形发生器

• 电压、电流示波器

• 电压、电流数据采集

• 所有的测量和功能都能通过前面板实现

图1：N6705B直流电源分析仪

超过34种不同性能，电压、电流、功率等级的模块，可任意组合搭配的最灵活的多通道电源：

• 基础型模块：最高电压150V，最大电流20A，功率50W -300W

• 高性能型自动量程模块：最高电压60V，50A，功率500W，电压编程时间<2ms

• 精密型模块：最高电压60V，50A，功率500W，0.016%的电压输出精度

• SMU源表模块：20V/3A，20W，双象限或四象限工作，低至nA级电流测量精度

图2：多个N6705B直流电源分析仪

N6705B直流电源分析仪的六个典型应用案例

一、多通道严格时序的精确供电和分析

绝大部分的集成电路板都需要多路供电，而且还要求在上电或断电时保持严格的顺序，典型的例子如FPGA的供电与关机。N6705B内置各通路之间的开、关时延设置，以保证准确的时序输出性能，可以连续记录长达1000小时的电压、电流、功率随时间的变化情况。

图3：电压、电流、功率随时间的变化

二、移动通讯设备、RFID器件或医疗电子设备的耗电分析

手机，PAD，便携式血压计，不停车收费E-Card，汽车胎压监测等设备都采用电池供电。如何优化这些设备的续航时间，首先需要准确地测量它们的耗电特性。

图3：便携式设备

这些设备都具有以下几个共同的耗电特征，为耗电测试带来了新的挑战：

• 更高的电流测量精度

– 微安级休眠电流，甚至nA级漏电流都成为测试需要

• 动态电流变化范围大

– 微安级的休眠电流至安培级的工作电流

– 针对不同范围的电流都能提供连续、准确的测量

– 脉冲宽度窄，一般在几百微秒至毫秒级别

• 采样速率和记录时间

– 更快的采样速率，更长的存储深度

图4：动态电流

N6705B及N6781A SMU模块就是针对这类应用而设计的，包括以下特点：

• 可调节的电池内阻仿真特性；

• nA级电流测量；

• 采用无缝量程技术，可实现3A至80nA的超大量程覆盖；

• 高达200 KHz（5us)的电流采样率，精确测量脉冲电流；

• 可视化电流测试软件，电流测试与操作同步测量；

• 电压、电流的数据记录仪，保持50KHz速度的同时，可以记录长达1000小时的数据；

图5：相关数据记录界面

三、瞬态供电电压波动的模拟与仿真

现实环境中供电总线通常无法保持绝对纯净的DC，特别是一些在极为恶劣条件下工作的设备，如汽车，坦克，飞机，卫星等。但这些设备通常对安全性和稳定性要求极高，以保证100%的无故障。因此，需要在实验室仿真出各种极端甚至异常条件下的设备供电特性，对设备进行充分的测试和验证。

图6：恶劣条件下工作的设备

以汽车为例，所有汽车电子设备的供电均来自发动机或电池。而在汽车起步供电时，电池与发动会进行切换，并出现瞬时抛负载效应，即电压值瞬时达到几十伏。因此，所有汽车电子产品都必须能够克服这种瞬态电压异常。

图7：汽车电源系统基本结构

汽车行业标准ISO16750，ISO7637就是针对汽车电子产品提出的工作电压特性要求，所有汽车电子产品都必须能够满足标准中定义的瞬态电压供电要求。以下是常见的电压波形。

图8：常见电压波形

N6705B的任意波形发生器结合高性能模块，可以输出IS016750标准中的绝大部分瞬态电压波形。

图9：N6705B直流电源分析仪及其瞬态电压

四、 DC-DC模块一体化测试

在各种电子产品中，DC-DC电源适配器被大量使用。如在一台笔记本电脑内部，CPU需要5V供电，显示屏需要8V供电，风扇需要12V等。但电池只能提供一种电压，如12V，因此，必须使用DC-DC电源转换模块来提供其他不同值的电压；诸如此类的情况同样会出现在手机、平板电脑、汽车车载充电器等多种应用中。

图10：DC-DC器件

严格来讲，DC-DC适配器也必须满足完整的电源性能指标要求，才能保证电源的质量。

这些指标包括：

• 输入电压、电流及功率范围；

• 输出电压、电流及功率；

• 输出电压精度；

• 输入端电流浪涌；

• 纹波噪声；

• 源/负载调整率；

• 转换效率；

• 输出电压上升时间；

• 输入输出开启及关闭时延；

• 待机空耗功率。

测试DC-DC 电源，通常需要多种测量仪器，包括DC电源、DC电子负载、示波器、数字万用表等，并按照下图的连接方式来进行测试。

图11：电源模块测试方案

图12：DC-DC电源的波纹抑制比测试

单台N6705B兼具两个通道电源和负载、示波器、任意波形发生器等功能，实现了一体化的DC-DC测试仪。

五、子电路的耗电特性分析

通常测试集成电路或设备的整机耗电性能都比较容易，而整体功耗是由全部子电路共同决定的。当整体功耗中某一部分存在异常时，就需要精确分析子电路中出现的问题，但实际上能采用的手段却往往比较有限。例如一台手机的整体耗电性能可从多方面体现：显示屏、CPU、摄像头、基带芯片、射频芯片以及其他硬、软件。一旦其中发生某种异常，该如何定位是由哪部分导致的呢？

N6705B电源分析仪的N6781A SMU模块具有电流表和电压表的功能，可以将该模块直接串入到需要观察的电路中测试其电流。另外，N6781A的电流表功能还具有以下特点：

• 当串入其他类型的电流探头时，都会引人额外的压降，但N6781A能够做到0V压降；

• 采用电流表功能时，仍能保留N6781A的无缝量程，可实现3A-80nA的超大动态与精度；

• 采用电流表功能时，仍能使用N6705B的示波器和数据记录仪功能，实现可视化电流测量。

图13：N6781A电流表功能连接图

下图为某一实际案例，分别使用了N6705B的两个通道：通道1模拟电池给手机供电；通道2作为电流/电压表，实时监测射频RF子电路的电压和电流。

图14：实时监测射频RF子电路示意图

从上图右下角的实时电压，电流波形图中可以清楚地得到和分析，整机的总体功耗以及射频RF子电路的功耗情况。

六、电池储能设备的容量监测和分析

电池是一种特殊形式的储能容器，可以将化学能源与电能进行相互转换，譬如锂电池就可以通过充电，将电能转换为化学能量进行存储；反之，放电时将内部的化学能量转换为电能输出。在实际工作中，如何将电池充、放电过程中保存或释放的能量，即电池的充放电容量，以及电池容量与电压区间的分布，精确地测量出来往往比较困难。

N6705B直流电源分析仪结合了N678x的双象限模块，单台仪器就可以完成电池的充电、放电和实时电压、电流的可视化测量，并分别进行电池容量、电压区间与容量等性能指标的精确测量。

图15：不同玻璃容器容量的比较

以锂电池为例，其工作电压区间通常是2.5V至4.2V，但究竟每0.1V或0.05V能存储多少电量，不同的电池不一定相同。

图16：每0.05V锂电池存储的电量

通过准确地监测充电时电压和电流的变化曲线，以及电量的分析，我们可以看到以0.05V为一个电压步进，以上电池的电压与电量的变化规律如下表所示：

表1电池电量随下降电压的值变化

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 0
| 转发至：

本网站所有内容禁止转载，否则追究法律责任！

全部评论（0）

暂无评论

某智能手表功耗分析全过程

随着互联网时代的到来，穿戴式产品已经从概念化走向商用化。“穿戴式智能设备”时代的即将来临，如何提升穿戴设备的续航时间和降低其功耗就成为人们日益关注的焦点。

新应用发布时间 : 2016-03-17

【应用】使用Keysight仪器对移动通讯设备、RFID器件或医疗电子设备的耗电分析

手机，PAD，便携式血压计，不停车收费E-Card，汽车胎压监测等设备都采用电池供电。如何优化这些设备的续航时间，首先就需要准确的测量它们的耗电特性，Keysight推出的N6705B及N6781A SMU模块就是针对这类应用设计

新应用发布时间 : 2019-07-19

NGI携高精密数字源表、高精度多通道可编程直流电源、多通道可编程恒流源等产品参加世界半导体大会

恩智致力于新能源、消费类电子、半导体、汽车电子、科研/教育等相关领域测控解决方案的研究与探索。NGI拥有广泛的测控和电子技术类产品线，如半导体测试源表、直流电源＆电子负载、电池模拟器、NXI测控平台、锂电池/超级电容测试产品等。

原厂动态发布时间 : 2023-07-28

直流电源滤波器如何提升电源系统的稳定性？

随着电子设备和系统日益复杂化，电源的质量变得至关重要。无论是在消费电子设备、工业控制系统，还是在通信系统和医疗设备中，直流电源稳定性的好坏，直接影响着这些设备的运行效果。而在这些直流电源系统中，滤波器的应用不可忽视。本文维爱普详细介绍了直流电源滤波器如何提升电源系统的稳定性。

技术探讨发布时间 : 2024-09-19

Keysight（是德科技）电源产品选型指南（中文）

目录- BenchVue软件电源产品系统直流电源和台式直流电源直流电源输出电压和电流一览表直流电源直流电子负载交流电源专用电源产品已停产的直流电源及其替代产品

型号- B2911B,B2911A,N8926A,U8000,N5742A,N5766A,6632B,6644A,BV0003B,N6977A,N6735B,N6953A,6800C 系列,N5743A,N5767A,N1275A,6621A,6633B,6645A,N6780 系列,EL30000系列,N6976A,N6746B,B1506A,N6952A,N6734B,U8031A,N8948A,N5744A,N5768A,N1274A,E4361A,N3300A,6622A,6634B,66332A,N8924A,66102A,6600 系列,B1505A,N6701C,66000,N8949A,N8925A,N8937A,6624A,N5745A,N5769A,E4360A,6611C,N3301A,N1273A,6623A,B2901BL,N6700C,66101A,U8000 系列,N6736B,N6954A,E36100A 系列,N6700A,E5263A,6625A,6612C,N5746A,N3302A,N1272A,66104A,N1260A,U8032A,66321D,66321B,B2902B,B2902A,6626A,N5747A,N3303A,6613C,PA2203A,66103A,BV0012B,N1271A,N6702C,6060 系列,6060B,N6705C,B2901B,N8928A,6800B 系列,N7900 系列,B2901A,6627A,EL30000,N3304A,6614C,N5748A,6600,E4360,66106A,N6783A-BAT,N8929A,B2900A,B2912B,E5262A,6628A,B2912A,N3305A,N5749A,66311B,PV8922A,66105A,U8001A,E4368A,N3306A,E4356A,N5700,6672A,B1511B,6684A,PV8921A,RP7935A,CX3322A,BV9210B,RP7945A,RP7933A,B2962A,N8900 系列,N3307A,E4367A,RP7900 系列,N6900,B1510A,6673A,PV8932A,B2960,RP7946A,6620 系列,B2961B,B2961A,RP7932A,6674A,AC6906L,AC6918L,PV8931A,U2723A,U8002A,RP7943A,RP7931A,6675A,B1520A,6651A,PA2201A,U2722A,BV9201B,AC6900,N8760A,6652A,B2900A 系列,E36232A,AC6906H,66300,AC6918H,N6700,N8761A,6653A,E4362A,B1514A,6641A,E36231A,BV9211B,B2960系列,EDU36311A,N3300,B1513C,6654A,6642A,E36234A,N7900,CX3324A,667X,U2720,CX3300A,BV9200B,669X,E36200 系列,66000 系列,B1500A,6643A,B1512A,E36233A,6655A,6631B,AC6903L,668X,RP7936A,E36100B,AC6903H,E36100A,RP7962A,AC6804A,PV8900 系列,AC6804B,N8740A,E36103A,E36103B,N6791A,AC6912L,AC6912H,RP7973A,RP7961A,6035A,66309B,E36102B,E36102A,66309D,N8741A,AC6802B,RP7972A,AC6802A,E3600 系列,E36311A,N8762A,B2960 系列,E36105B,N6781A,E36105A,6690A,E3641A,RP7983A,N3300 系列,AC6803A,AC6803B,N8900,E36104B,E36104A,N6792A,E3640A,6691A,AC6800A,N6790,AC6800B,N6783A-MFG,RP7942A,E3600,6038A,N6900 系列,E36313A,6692A,N6783A,N8756A,6680A,N8732A,PV8900,N8950A,RP7941A,AC6801A,AC6801B,N6780,RP7953A,E36312A,N6782A,E36106B,E36106A,AC6900 系列,N8757A,6681A,N8733A,N8951A,RP7952A,N7971A,6682A,N6785A,N6773A,N6761A,N8754A,N8742A,RP7963A,RP7951A,N7970A,N8700,6683A,6671A,N6784A,N8755A,N8731A,N5770A,6629A,N7973A,E3647A,N6775A,N6763A,N8736A,N6751A,N8954A,N8930A,E36300 系列,E36340,6063B,E5260A,N5771A,N1259A,6812B,N7972A,E36100,E3646A,6811C,6811B,E36100 系列,N6786A,N8737A,N6774A,N6762A,N8943A,AC6800A 系列,N8955A,N8931A,E3634A,N5772A,N1258A,6813C,6813B,N7951A,6800C,E3649A,E36100B系列,6812C,6800B,AC6800B 系列,N6753A,N8758A,N6741B,N8734A,N6971A,N8952A,N6777A,N8940A,N6765A,EL30000 系列,E5270B,N5761A,N7950A,N7974A,N8700 系列,E3648A,N8759A,N6764A,N6752A,N6970A,N8735A,N8941A,N6776A,RP7982A,6030A,N5750A,N7953A,N7977A,N5762A,N1268A,N8934A,N6743B,N6731B,N8946A,N6973A,E36100B 系列,E3643A,E3631A,N6755A,14585A,CX3300A 系列,6031A,N7976A,N5763A,N5751A,E36300,N7952A,N1267A,N6972A,N8923A,N6790 系列,N8935A,N6742B,E3630A,E3642A,N6766A,N6754A,N5700 系列,N8738A,6032A,6030 系列,N5752A,N5764A,RP7900,B2910BL,N1266A,N6951A,N8932A,N8944A,N8920A,E3645A,N6745B,E3633A,N6733B,N8739A,6033A,N7954A,N5741A,N5765A,66319B,N1265A,N6950A,N8945A,N6732B,N8957A,N8921A,E3632A,E3620A,N6756A,N6974A,E3644A,N6744B,66319D

选型指南 - KEYSIGHT - 2021年11月16日 PDF 中文下载

N6705直流电源分析仪用户指南

型号- N6705B,N6705B/056/AB2/S,N6705C,N6705B(DST),N6705U-056,N6700,N6705U,N6705B/056/S,N6705B/(DST),N6705B-056,N6705B/056,N6705B/S,N6705B/056/R-51B-001-5Z/S,N6705B/056/DST,N6705B/DEMO

用户指南 - KEYSIGHT - 第9版 - 2014年11月01日 PDF 中文下载

电池保护应用AccuBattery宣称只将手机电池最多充至80%能有效延长电池寿命是否有科学依据？

电池寿命会影响基于物联网的基础设施的成本和可靠性，包括 5G、物联网互联工厂、物联网安全、智能农业和互联医疗系统等。电池寿命也可能是消费电子物联网设备的一个关键购买因素。由于这些因素，设计人员必须了解功耗模式以及设备是否满足电池寿命要求。

技术探讨发布时间 : 2024-06-17

【测试测量仪器合辑】直流电源分析仪、台式直流电源、数字万用表、手持频谱仪

还有更多资讯文章和选型资料等你哟~

专题合辑发布时间 : 2017-07-10

Keysight（是德科技） N5700直流系统电源技术资料

型号- N5765A/862,N5770A,N5750A,N5770A/862,N5772A,N5752A,N5762A,N5742A,N5764A,N5744A,N5766A,N5745A/922,N5746A,N5768A,N5748A,N5700,N5767A/862,N5764A/862,N5761A,N5771A,N5741A,N5763A,N5751A,N5743A,N5765A,N5744A/922,N5745A,N5767A,N5747A,N5769A,N5749A,N5746A/922,N5766A/862

数据手册 - KEYSIGHT - 2004年09月01日 PDF 中文下载

解析直流电源

直流电源是一种用户可以改变输出电压的电源。是德科技可变直流电源让您能够改变输出到被测器件的电压和电流，

技术探讨发布时间 : 2024-06-08

Keysight（是德科技） N6705B直流电源分析仪数据手册

型号- N6762A/S,N6705B/(DST),N6752A/S,N6743B,N6775A,N6731B,N6763A,N6751A,N6735B,N6755A,N6784A/DST,N6705B(DST),N6700B-FLR,N6700,N6761A/S,N6776A/S,N6705B/056,N6782A,N6705B/S,N6786A,N6742B,N6774A,N6766A/DST,N6762A,N6702A,N6746B,N6702B,N6734B,N6766A,N6754A,N6764A/S,N6705B,N6705B/056/AB2/S,N6705B/056/S,N6781A,N6700B/S,N6705B/056/DST,N6753A,N6785A,N6741B,N6773A,N6761A,N6701A,N6745B,N6777A,N6701B,N6733B,N6765A,N6700B-0L1,N6784A/S,N6705B-056,N6705B/056/R-51B-001-5Z/S,N6732B,N6764A,N6752A,N6784A,N6705B/DEMO,N6736B,N6756A,N6744B,N6776A,N6700B

数据手册 - KEYSIGHT - 2007年05月01日 PDF 中文下载

Keysight（是德科技） B2900A系列精密电源测量单元数据手册

型号- B2900A,B2911A,B2901A,B2912A,B2902A

数据手册 - KEYSIGHT - 2011年05月01日 PDF 中文下载

N8731A-N8739A_(1-Phase) DC Power Supplies 3D CAD

型号- N8739A,N8731A

CAD模型库 - KEYSIGHT ZIP 英文下载

【经验】Keysight双路移动通信直流电源66319B/66312A使用心得

自进入移动设备研发领域，Keysight（是德科技）66000系列直流电源就一直陪伴在笔者身旁。实验室中有66311D， 66312A，66319B和66332A，笔者个人比较喜欢用66319B/66312A ，无论是基带还是射频，移动通信直流电源在调试与测试中都是不可或缺的，扮演着能量提供者的角色。

设计经验发布时间 : 2019-02-15