Damit Stromversorgung und Testanwendung zueinander finden

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Ausreichende Isolation zwischen den Kanälen

Wenn das Testobjekt mit potentialfreien Spannungen versorgt werden muss, dann können entweder mehrere Stromversorgungen oder eine Stromversorgung mit mehreren potentialfreien Kanälen verwendet werden. Bei einer mehrkanaligen Stromversorgung muss immer sichergestellt werden, dass die Isolation zwischen den Kanälen größer ist als die zwischen den Schaltungen des Testobjekts erforderliche Isolation. Jedoch ist dies nicht immer einfach dem Datenblatt der Stromversorgung zu entnehmen (auch bei der zu prüfenden Schaltung ist dies nicht immer ganz eindeutig).

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Manche Stromversorgungen haben keine potentialfreien Kanäle. Die zweikanalige programmierbare DC-Stromversorgung Modell 2220-30-1 und die dreikanalige programmierbare DC-Stromversorgung 2230-30-1 von Keithley haben zwei bzw. drei potentialfreie Kanäle (Bild 3). Wenn eine Isolation zwischen den Schaltungen bei einem Testobjekt wichtig ist, dann sollte die Isolation der Stromversorgung zwischen den Kanälen gemessen werden. In Bild 5b ist eine Prüfschaltung für die Messung der Kanal-zu-Kanal-Isolation dargestellt.

Wenn es auf eine genaue Regelung der Spannung an der Last für die Bauteilcharakterisierung oder den Produktionstest ankommt, dann sollte die Ausgangsgenauigkeit und Rücklesefunktion der Stromversorgung sorgfältig betrachtet werden. Die Genauigkeit kann allerdings beeinträchtigt werden, wenn die Stromversorgung die Spannung nur an den Ausgangsklemmen misst.

Die Stromversorgung muss über entsprechende Messeingänge (Remote Sensing) verfügen, die mit dem Einspeisepunkt der Spannung am Testobjekt verbunden werden. Dadurch lässt sich die wirklich am Testobjekt anliegende Spannung messen und die Stromversorgung kann den Spannungsabfall auf den Verbindungsleitungen problemlos kompensieren (Bild 4).

Unabhängig davon, wie genau der Ausgang der Stromversorgung ist, kann nicht garantiert werden, dass die programmierte Ausgangspannung auch der Spannung an der Last entspricht. Der Grund dafür ist, dass die Stromversorgung normalerweise die Spannung nur an den Ausgangsanschlüssen regelt. Die Spannung sollte aber am Testobjekt geregelt werden und nicht am Ausgang der Stromversorgung. Die Stromversorgung und die Last sind über Leitungen verbunden, die einen Widerstand (RLead) aufweisen. Dieser ist abhängig von der Länge der Leitungen, der Leitfähigkeit des Leitungsmaterials und der Geometrie der Leitungen. Ohne Remote Sensing ergibt sich an der Last die folgende Spannung:

V_Load = V_Programmed - 2 * V_Lead = V_Programmed - 2 * I_Load * R_Lead

Das Problem des Spannungsabfalls lösen

Wenn die Last einen hohen Strom benötigt, dann kann der Spannungsabfall V_Lead aufgrund des hohen Ausgangsstroms I_Load einige Zehntel Volt betragen. Das gilt besonders bei langen Stromversorgungsleitungen wie in automatischen Testsystemen. Die Spannung an der Last kann ohne weiteres 80 bis 160 mV niedriger sein, als die geforderte Spannung (wenn 2 A bis 4 A durch eine 1,5 m lange Leitung mit 0,013 Ohm/m fließen).

Das Remote-Sensing-Verfahren löst das Problem des Spannungsabfalls in den Leitungen, indem die Rückkopplungsschleife der Stromversorgung bis zum Eingang der Last verlängert wird. Dazu werden zwei Messleitungen von der Stromversorgung mit dem Eingang der Last verbunden. Diese Sense-Leitungen sind Spannungsmessleitungen, die zu einer hochohmigen Messschaltung in der Stromversorgung führen.

Auf Grund des hohen Eingangswiderstands ist der Spannungsabfall in den Sense-Leitungen vernachlässigbar. Die Spannungsmessschaltung ist somit Teil der Regelung der Stromversorgung. Die wirklich an der Last anliegende Spannung wird über die Sense-Leitungen zurück zur Stromversorgung gemeldet.

Die Stromversorgung kann so die Ausgangsspannung erhöhen und den Spannungsabfall in den Stromversorgungsleitungen ausgleichen, bis gilt: V_Load = V_Programmed. Mit Remote Sensing erreicht die Genauigkeit der Stromversorgung damit auch die Last.

* Robert Green, James Niemann und Qing D. Starks arbeiten bei Keithley Instruments, einer Tochter von Tektronix.

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