寬範圍直流電源之輸出設計及應用
隨著新一代電力網絡在商業和住宅的應用，直流（DC）負載的普及率不斷提高，以及越來越多的用節能系統來實現區域能源目標，有關AC與DC相對優點的爭論愈來愈多。包括為建築物，樓層及房間，和設備安裝的轉換器（中央整流器和DC-DC轉換器），DC斷路器，DC配電單元（PDU）和DC電源管理系統（監視和控制）等等的電源轉換。
可編程直流電源是在眾多電子設備和系統的產品開發和生產測試中必不可少的工具。 在許多情況下，功能測試要求將被測產品（DUT）在各種操作條件下進行測試。在某些情況下，DUT在可變輸入條件下消耗恆定功率，常見的例子是直流電動機驅動器和穩壓的DC / DC電源。在這種情況下，可編程直流電源若可以降低輸出電壓，而提供較高的電流輸出能力，在應用上是很有價值的。此功能稱為＂自動調整範圍＂或＂寬範圍＂（Auto-Ranging）。沒有寬範圍功能的直流電源通常要求用戶加大電源功率或使用多個電源，以便在變化的輸入電壓下測試產品。
輸出設計
＂寬範圍＂（Auto-Ranging）是指：可編程直流電源自動為電壓和電流提供較大的輸出範圍，以在較寬的工作範圍內保持全功率輸出的功能。下圖描述了傳統的VI乘積和寬範圍的差異。操作原理很簡單，直流電源在較低電壓下會自動增加電流，進而最大程度地提高輸出靈活性。這種類型的解決方案，讓使用者可以使用單個電源解決多種電壓和電流組合測試。
傳統的直流電源輸出基於“正方形”，是有限的工作曲線。由於電流被限制在指定值內，因此僅在滿量程電壓下才能實現滿功率。在現實中很少將可編程直流電源的滿量程電壓施加到待測產品上，這意味著在大多數情況下，直流電源不會被利用到全部功率。
應用實例
伺服器的380 Vdc配電趨勢，已被建議作為數據中心內供電的有效方法。思科Cisco 和瞻博 Juniper網絡等頂級製造商都採用了這種技術，因為他們認為簡化的轉換可以節省大量能源。
在本示例中，Cisco Nexus 9500系列交換機的電源規格總計為3kW，輸入電壓範圍為192 Vdc ~ 400 Vdc。這種寬泛的操作範圍意味著在低電壓操作下，開關可吸收更多的電流。輸入電流為：
在420 Vdc時為3,150W / 420Vdc = 7.5 Adc
在192 Vdc時為3,150W / 192Vdc = 16.4 Adc
在選擇合適的可編程電源進行測試時，工程師必須考慮最壞情況下的400 Vdc電壓和16.4 Adc的電流。請記住，大多數設計驗證測試都比較極端，並且可以測試到低至180 Vdc的電壓。在這種情況下，電流將增加到17.5 Adc。
讓我們來看一個正方形 – 傳統可編程直流電源。大多數製造商提供500 Vdc輸出型號。對於應用程序調整大小意味著：
500 Vdc x 16.4 ADC = 8,200W
在這種情況下，需要至少8.2 kW的方形工作電源才能同時滿足這兩種極端情況。大多數製造商提供5、10、15 kW解決方案，因此工程師將不得不選擇10 kW解決方案。僅用於測試3,150 W產品…下面是一個8/10 kW電源提供最大20 Adc的示例。
寬範圍設計的優勢
在前面的示例中，需要至少8.2 kW的電源來測試DUT要求的特殊情況。 EA PSI 9500-30 3U的額定功率為5,000W，可提供0~500 Vdc的電壓和高達30 Adc的額定功率5,000W，可提供：
在192 Vdc時為5,000W / 192Vdc = 26.0 Adc
在420 Vdc時為5,000W / 420Vdc = 11.9 Adc。
在這種情況下，Elektro-Automatik寬範圍設計的直流電源的額定功率僅為傳統直流電源的一半，但仍提供了更大的電流並具有足夠的淨空，即使DVT的情況下也可降至180 Vdc。通常，電源功率越高，成本越高，而具備寬範圍功能的直流電源成本可能是舊電源的一半。
選擇直流電源供應器時也要考慮到為將來做計劃或將其應用到其他應用中。如果輸入電壓不是400 Vdc，而是增加到600 Vdc，該怎麼辦？為什麼不使用750 Vdc電源？PSI 9750-20 3U的額定功率再次為5,000 W，並提供750 Vdc和最高20 Adc。該電源仍可滿足應用要求，且具有更高電壓輸出的優勢。寬範圍的直流電源輸出設計帶來的結果，就是免費的“額外範圍”。
結語
寬範圍的電源輸出設計在當今的測試環境中，是一項有價值的功能，且好處顯而易見。 如果您在確定解決方案時有疑問或需要幫助，請通過info@vastitec.com與我們聯繫或致電給我們。我們很樂意為您提供各種解決方案！