Technik Note: Auto-Range-Funktion von Elektro Automatik

Auto-Ranging – Mehr Flexibilität für programmierbare DC-Stromquellen

Programmierbare DC-Labornetzgeräte sind in vielen Bereichen ein wesentlicher Bestandteil bei der Produktentwicklung und Produktionsprüfung von elektronischen Geräten und Systemen. In vielen Fällen erfordert die ordnungsgemäße Prüfung des device-under-test (DUT) eine große Anzahl an Tests unter Betriebsbedingungen. In einigen Fällen wird der Prüfling versuchen, unter variablen Eingangsbedingungen konstante Leistung zu ziehen (z.B. DC-Motorantriebe und geregelte DC / DC-Versorgungen). Unter solchen Umständen ist die Fähigkeit der programmierbaren Gleichstromquellen, einen erhöhten Strom bei verringerter Ausgangsspannung bereitzustellen, sehr vorteilhaft. Diese Fähigkeit ist als Auto-Ranging bekannt. Ohne diese Funktion können mehrere Stromversorgungen und ein komplizierter Prüfaufbau erforderlich sein um den Prüfling unter variierenden Eingangsspannungsbedingungen zu testen.

Abbildung 1: Eine Auto-Ranging-Stromquelle kann volle Leistung über einen erweiterten Bereich von Spannungs-/ Stromausgangsbedingungen liefern. Eine Standardquelle kann nur volle Nennleistung bei max. Spannung und Strom liefern.

Abbildung 1: Eine Auto-Ranging-Stromquelle kann volle Leistung über einen erweiterten Bereich von Spannungs-/ Stromausgangsbedingungen liefern. Eine Standardquelle kann nur volle Nennleistung bei max. Spannung und Strom liefern.

Abbildung 1 vergleicht die Leistung einer automatisch programmierbaren Gleichstromquelle mit einer herkömmlichen Stromversorgung, die nur die maximale Leistung bei einer Kombination von Spannung und Strom liefern kann. Auto-ranging erweitert im Wesentlichen den Betriebsbereich des Gerätes. Aus diesem Grund verfügen alle EA-programmierbaren DC-Quellen über einen automatischen Ausgang.

Anwendungsbeispiel: DC / DC-Wandler – Produktionstest

In diesem Beispiel wird angenommen, dass der DC / DC-Wandler (DUT) folgende Spezifikationen aufweist:

  • Maximale Leistung: 2.500 kW
  • Eingangsspannungsbereich: 260 VDC – 410 VDC
  • Wirkungsgrad: 90 %

Um die Leistung genau zu messen, muss die Prüfung an den Betriebsgrenzen und Leistungsgrenzen durchgeführt werden.Bei niedriger Eingangsspannung (260 VDC): Der erforderliche Eingangsstrom beträgt:

I (in) = 2500 W ÷ 410 V ÷ 0,9 = 6,8 A

Auto Range

Abbildung 2: Da eine Standard-Stromquelle nur die Leistung liefern kann, welche bei max. Spannung und Strom begrenz ist, ist eine höhere Leistung erforderlich, um alle Testbedingungen zu erfüllen.

Damit eine einzelne konventionelle Stromversorgung diese Betriebsbedingung erfüllen kann, müsste sie mindestens über 410 V x 10,7 A = 4,4 kW verfügen. Somit wäre eine 5 kW Stromquelle erforderlich. Siehe Abbildung 2.

abblidung Auto Range

Abbildung 3: Eine Auto-Ranging-Stromquelle kann die volle Leistung für das DUT über eine Reihe von Betriebsbedingungen liefern.

Wird eine programmierbare DC Stromquelle von EA mit Auto-Ranging verwendet, reicht unter den gleichen Testbedingungen eine Stromquelle mit einer Leistung von 3 kW. Siehe Abbildung 3.

Vorteile des Auto-Ranging auf einen Blick:

  • Weniger Stromquellen für gleiche Leistung
  • Somit weniger Platzbedarf im Labor
  • Niedriger Energieverbrauch
  • Vereinfachter Testaufbau

Stromquellen mit Auto-Ranging Funktion sind in der Regel etwas teurer als herkömmliche Stromquellen mit der gleichen Leistung, da die Endstufen so ausgelegt sein müssen, dass sie zuverlässig über einen breiteren Bereich von Ausgangsspannung und Strömen arbeiten. Jedoch sind die realen Kosten niedriger, da eine Auto-Ranging-Stromquelle häufig mehrere konventionelle Stromquellen ersetzen kann.

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