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用直流電源模擬老化蓄電池

如何用高速雙極性電源PBZ系列輕松實現內阻可變功能

本公司銷售的直流穩壓電源常常被比作電池。單從電壓和電流來看的話,確實兩者都可以放出直流電,但實際上它們和內阻值的關系,存在著實質性的差別。

在恒定電壓(電壓優先)模式中,即使當電流值根據負載而改變,直流穩壓電源也會試圖通過控制電路來保持電壓。但是,電池卻不同。隨著電流的增加,電壓會隨著電池的內阻值而降低。特別是因為反復的充放電性能老化的蓄電池,內阻值變大,電壓也會明顯下降。正是由于這些原因,快到使用壽命的蓄電池就算充電也會很快用光(電壓下降)。
如今,市面上有很多使用蓄電池的電子產品。在這種背景下,我們收到了“希望檢查即將失效的電池有什么反應”的產品測試請求。也就是想要確認即使用測試電源,電壓是否也會根據電流值下降。
有一個方法是編寫程序,通過電腦來監測電源的電流大小,同時將根據電流設定的電壓反饋給電源。無法否認的是,用這種方法稍顯麻煩。
下面請允許我來介紹一下只需通過本公司生產的高速雙級性電源PBZ系列的標準功能就可以輕松實現“內阻可變功能”的方法。并且,其他需要準備的只有一根BNC-BNC電纜而已。

準備工作,只需將PBZ系列的正面端子“EXT SIG”和“I MON”連接起來

高速雙極性PBZ系列具有通過外部電壓控制輸出電壓的功能(EXT SIG IN)和電流監視器(I MON)。這些端子都位于前面板上,在準備時,用BNC電纜將它們連接起來(圖片1)。
之后,就只需通過面板操作來設定EXT SIG IN信號的增益設置。

照片1

EXT SIG IN信號的增益設置

首先要確定在EXT SIG IN端子上施加電流監視器I MON值(輸出電流值)時的增益值。通過EXT SIG IN端子的負增益設置,輸出電壓會隨輸出電流值的增加而降低。根據內阻值計算增益設定值,并通過增益設置來設定內阻值。此外,使用EXT SIG IN端子時,需要進行偏移調整。請使用最大輸出電流值通過FINE設置進行偏移調整。

  • 設置內容
    <面板設置>
    輸出電壓設置:DC設置
    偏移設置:FINE設置
    <CONFIG設置>
    SIGNAL SOURCE設置(照片2)
    SELECT:ADD → 內部信號源加上EXT SIG IN信號
    EXT,SELECT:BNC → 選擇EXT SIG IN端子
    EXT,GAIN:?○○.○ → 增益設置(設定內阻值)
  • 內阻值→增益設置值的計算公式
    G = ? (R×I)/2
    G:增益設置值,R:內阻,I:額定電流,2:I MON輸出電壓
照片2

操作實驗

使用PBZ 20-20,進行內部電阻可變設置的實例(圖1,圖2)。

圖1 1-V特性
  • 用最大輸出電流10A進行偏移調整,使輸出電壓為10V,輸出電壓=最大電壓20V - (內阻值1Ω×輸出電流10A)。調節電壓為0.183V(根據FINE設置)。
圖2 輸出電壓響應性
  • 波形測量條件(器材,設置等)
    使用PBZ20-20正面接線柱(電壓波形測量也一樣)
    電流波形測量電流探頭:TCP 202
    電子負載設備PLZ 1004W:波形設置0 ? 10A / 1 kHz方波D = 50%,壓擺率設置:1.6A / us(M量程)
    接線長度:約3米

像這樣,將PBZ系列的I MON端子和EXT SIG IN端子通過BNC電纜簡單連接,通過EXT SIG IN的信號增益設置可設置內阻值,從而輕松實現內阻的變化。但請注意,內阻值的設置分辨率取決于增益設置的設置分辨率(圖3)。

模式

設置分辨率(Ω)

PBZ20-20

0.01

PBZ40-10

0.1

PBZ60-6.7

0.1

PBZ80-5

0.1

圖3 內阻設置分辨率

TEXT BY
伊藤 浩一
解決方案事業推進部 SE課 主任

[主要產品開發業績]
直流穩定電源 PAT-T系列

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