函數(shù)發(fā)生器和直流電源是電子測試領域中不可或缺的兩大工具。但您是否曾想過，將這兩者結合使用能帶來怎樣的出色效果？今天，我們將深入探討這一強大組合如何顯著提升測試效率，并為工程師帶來前所未有的測試體驗。

函數(shù)發(fā)生器的強大能力

函數(shù)發(fā)生器作為一種電子測試設備，能夠在寬頻率范圍內產(chǎn)生多種電波形，包括常見的正弦波、方波、三角波等標準波形。這些設備也被稱為任意波形發(fā)生器，能夠模擬電子設備在運行過程中可能遇到的各種信號條件。 通過精確調整頻率（MHz或KHz）、幅度和帶寬等參數(shù)，工程師可以測試設備或組件在不同條件下的耐受能力。無論是簡單的電路調試還是復雜的系統(tǒng)分析，函數(shù)發(fā)生器都能勝任。

圖1. 偏置三通（Bias Tee）可將信號發(fā)生器輸出與直流電源輸出耦合，但其功率處理能力存在限制

創(chuàng)新突破

內置函數(shù)發(fā)生器的直流電源

傳統(tǒng)測試中，工程師需要分別使用函數(shù)發(fā)生器和電源設備，但隨著技術不斷發(fā)展，這兩者可以進行完美融合。最佳解決方案是將函數(shù)發(fā)生器直接內置到電源或負載中，這帶來了顯著優(yōu)勢：無需擔心設備損壞：由于EA函數(shù)發(fā)生器完全由固件實現(xiàn)，工程師不必擔心低功率信號發(fā)生器受到高功率源的損壞。豐富的波形支持：內置函數(shù)發(fā)生器可以生成正弦波、三角波、矩形波、斜坡波以及自定義波形，滿足各種測試需求。我們可以使用這些波形來：

■通過在以代表直流母線電壓的直流電壓上疊加60（50）Hz信號（及其諧波），測試電路對電源線噪聲抗擾度的敏感性。

■測試電路對不同電壓母線斜坡上升速率的響應。

■確定電路保持供電的母線電壓范圍。

■模擬電壓尖峰以測試電路對電壓瞬變的保護水平。

■測試電路對代表開關電源輸出的kHz自定義噪聲信號的敏感性。

這些示例表明內置任意波形發(fā)生器的直流電源使測試工程師能夠更徹底地測試電路或產(chǎn)品——更廣泛的測試可提高產(chǎn)品可靠性。

實戰(zhàn)應用

從太陽能電池到電池系統(tǒng)的全面測試

太陽能電池板模擬測試

現(xiàn)在來模擬一個太陽能電池板。這需要為太陽能電池板創(chuàng)建一條I-V曲線。首先讓我們回顧一下太陽能電池的工作原理，以便了解函數(shù)發(fā)生器將為太陽能電池板（一組連接的太陽能電池）定義的內容。太陽能電池模型由一個代表產(chǎn)生電流的太陽光的電流源、一個由二極管代表的p-n結以及與p-n結串聯(lián)和并聯(lián)的電阻組成。光子撞擊p-n結中的電子并提供足夠的能量使電子過渡到導帶。建立起來的電場會開啟二極管，電流流向太陽能電池的輸出端。圖2顯示了一個簡單的太陽能電池模型。

圖2. 太陽能電池電路模型

串聯(lián)電阻和并聯(lián)電阻代表太陽能電池中的損耗。串聯(lián)電阻代表太陽能電池半導體材料及其金屬接觸的電阻。并聯(lián)電阻代表由通過p-n結的漏電流定義的絕緣電阻。較低的串聯(lián)電阻和較高的并聯(lián)電阻可提高太陽能電池的效率。

基于此模型，太陽能電池具有如圖3中紅色曲線所示的I-V特性。p-n結表現(xiàn)出反向二極管特性。定義該曲線的關鍵參數(shù)是太陽能電池的短路電流ISC、開路電壓VOC以及太陽能電池功率輸出最大點，即最大功率點MPP。ISC和VOC是太陽能電池可以產(chǎn)生的最大電流和電壓。如圖3藍色曲線所示，VMP和IMP代表太陽能電池可以產(chǎn)生的最大功率輸出的I-V參數(shù)。使太陽能電池在其MPP下運行可確保其獲得最大性能，是目標工作點。

圖3. 太陽能電池的I-V特性（紅色曲線）和功率輸出（藍色曲線）

EA電源的內置函數(shù)發(fā)生器可輕松創(chuàng)建太陽能電池I-V曲線。函數(shù)發(fā)生器需要四個參數(shù)：開路電壓、短路電流以及最大功率點電流和電壓。圖4顯示了將創(chuàng)建I-V曲線的設置屏幕。

圖4. 用于太陽能電池仿真的函數(shù)發(fā)生器設置界面

測試工程師可以使用模擬的太陽能電池來測試太陽能電池逆變器及其跟蹤太陽能電池或太陽能電池板最大功率點的能力。函數(shù)發(fā)生器能夠根據(jù)EN 50530標準測試逆變器的效率。EN50530測試模式可以確定逆變器對最大功率點變化的響應。此外，該測試模式允許輸入改變太陽能電池板上的輻照度及其表面溫度的變化。這兩個參數(shù)都會影響太陽能電池的輸出。

使用由64臺PSB 30 kW電源并機的測試機架，測試工程師可以模擬一個1.92 MW的太陽能農(nóng)場。這允許對用于配電應用的太陽能逆變器進行完整測試。

電池系統(tǒng)測試與模擬

函數(shù)發(fā)生器XY生成器應用的第二個示例是模擬電池。圖5說明了一個簡單的電池模型。該模型使用一個理想電壓源代表電池的開路電壓和一個內部電阻代表電池中的電化學和電子電阻。隨著負載電流的增加，由于內部電阻兩端電壓降的增加，電池的輸出電壓下降。測試工程師可以確定負載（例如電動汽車電機）在電機增加電流消耗時對電池電壓下降的響應方式。

圖5. 采用理想電壓源與內阻的電池簡化模型

使用ELR電子負載中的函數(shù)發(fā)生器，ELR負載可以模擬電池進行充電裝置的測試。負載可以確定充電裝置為電池快速充電提供高電流輸出的能力。此外，模擬電池負載可以測試充電裝置在電池達到100%充電后安全進行涓流充電的能力。

三大核心優(yōu)勢

信號發(fā)生器提供強大的調制能力。當我們將其與電源結合使用時，它會變得更加強大。外部電源不必充當放大器。這些設備也不會增加任意函數(shù)發(fā)生器的輸出信號。它們確保被測設備在整個測試過程中接收一致的電壓。

以下是整合這兩種測試設備的好處：

測試能力與精度雙重提升

函數(shù)發(fā)生器提供精確的信號輸入，而直流電源確保被測設備接收穩(wěn)定、一致的電壓。這種組合消除了因電源不一致導致的分析障礙，使工程師能夠創(chuàng)建真實的測試環(huán)境。

無與倫比的測試靈活性

無論是處理簡單的電阻負載、復雜的無功電路還是大功率設備，這種組合都提供了適應不同測試場景所需的靈活性。 將高頻脈沖發(fā)生器與直流電源配對，以測試敏感電路的校準。我們可以使用相同的設備輕松切換到阻抗測試，以評估故障電流是否會激活電路保護。

效率與準確性的完美平衡

內置函數(shù)發(fā)生器和電源可以簡化測試設置。該設備可以減少測試設置時間，使工程師能夠對設計進行更全面的分析。這意味著更快的故障排除、更短的開發(fā)周期和更高效的測試環(huán)境。

結語

函數(shù)發(fā)生器與直流電源的結合，這種創(chuàng)新解決方案不僅提高了測試的效率和準確性，更為工程師提供了前所未有的靈活性。無論是太陽能逆變器測試、電池系統(tǒng)驗證，還是復雜的電子設備分析，這一組合都能提供卓越的性能表現(xiàn)。讓測試更智能，讓創(chuàng)新更簡單。