北京乐真科技有限公司
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阅读：295发布时间：2011-3-21
由于价格低廉，表头监测型电源仍是中国用户的主流选择。
表头监测型电源属于数字化程度较低的设备。早期的产品使用当时仅有的指针表头，但至少可以解决对输出调整进行有效监测的问题。然而指针表头的有效精度只能达到1%，因此对于需要精密度的场合力不从心。数字表头的出现有效缓解了这一问题。使用集成电路，例如Intersil公司的ICL7107和ICL7135，配合段式液晶或数码管显示器，达成对电源的*步数字化。用户在监测调整动作时，可直接由数字表头读出输出电压或电流的数值，而无需在指针表盘中估计读数。
数字表头使用户得以精细调整电源输出，根据表头的分辨率，用户可控制的细度达到满幅输出的1/2000或1/20000，而在指针表头的表盘中，1%引起的指针转动已经不易察觉。
然而，使用数字表头后电源的数字化程度仍然很低。除可直接读取数值外，本质上数字表头并未改变电源的操控方式。与使用指针表头的产品类似，这些电源在以下5个方面存在瓶颈。
（1）无法随时获知设置值
表头的显示内容有限，通常只能显示实际输出的电压或电流，而表头监测型电源的设置值实际由电位器旋钮的旋转位置决定。当稳压电源或稳流电源正常输出时，表头的显示值与设置值一致，但在另一些情况下，例如稳压电源进入限流保护状态，或稳流电源的输出端开路时，表头实际的输出电压或电流与设置值并不相同，从而无法读出设置值的大小。此外，如果电源的输出端进入高阻状态而允许开机更换负载，表头将失去指示作用，此时即使由于误操作转动电位器旋钮而导致设置值变化，用户也无法在输出端恢复正常输出状态前即使获知设置值的变动，而这通常是造成负载损毁的主要操作性原因。
兼备稳压和稳流功能的电源具有2个独立表头，分别监测输出电压和电流。但事实上，由于电源只能工作于稳压或稳流两种状态之一，而无法同时具有两种状态，只有一个表头可以向操作者提供与设置值相同的测量值，而另一个表头显示的数值则与设置值不符。这在一定程度上会使不太熟练的操作者感到迷惑，提高仪器的入手难度。另一方面，即使对于熟练的操作者，在面临需要将电压和电流均预先设置妥当的应用时，也不得不采取复杂的步骤，例如首先使输出端开路并设置电压，而后在短路输出端后设置电流。
乐真科技的电源产品属于内部配置微处理器的数字化电源。借助微处理器，这些产品均采用图形点阵液晶显示器，从而可以显示更多的电源运行状态信息。设置值保存于微处理器控制下的存储器中，无论电源出于开机后的何种状态，例如进入限流或限压保护，以及输出端状态发生改变，设置值均时刻显示以备操作者监控，并且即使电源进入这些状态，操作者也可在可见的当前设置数值基础上设置输出量。这一特点在保护负载方面具有特别的优势，例如在输出端为高阻状态下设置输出量，操作者在将输出端恢复为正常输出状态之前拥有足够的时间和机会确认设置值对负载的适用性。因此乐真科技的电源产品具有更好的可操作性和更高的操作安全性。
（2）无法控制输出端状态
表头监测型电源难以有效控制输出端状态的原因在于表头无法在输出端进入高阻状态时向操作者提供设置值信息，而非控制电路层面的难度，这在根本上源于表头是监测手段而非设置手段，以及基于表头监测的电源控制架构。
因此，表头监测型电源必须关机更换负载，但在实际使用中这个基本要求又zui容易为操作者所忽略，并在带电连接负载的瞬间由于电源响应的延滞使负载面对短暂高压而产生火花或负载损毁。一个使用表头监测型稳压稳流电源驱动LED的实例足以说明这种危害。LED要求恒流驱动，即稳压稳流电源工作于稳流状态。但当开机且输出端开路时，电源处于稳压状态，连接LED后电源转换至稳流状态，而此状态转换需要一定时间。在此期间，LED将首先承受稳压状态下的高输出电压，并使其内部产生过流，而后在电源进入稳流状态后流经LED的电流达到设置值。这一过程表象表现为LED在连接瞬间的瞬时高亮而后亮度恢复正常。如果稳压状态下设置的电压过高，以及LED自身结构无法耐受由此产生的过流功率，LED将在瞬间高亮后烧毁。
况且，即使关机时操作负载，由于电源无法对输出端状态进行控制，负载也将承受电源上电过程中的可能冲击而受到损伤。这种短暂的冲击来源于上电过程中电源内部电路的不确定状态，以及这些状态之间的竞争，这些状态进入正常工作状态需要一定时间，例如运算放大器由饱和恢复至正常状态需要至少几十微秒，并造成由其控制的功率电路输出明显超出设置值的电压或电流。上电冲击一般无法预知，而其电压和电流幅度则可能达到电源的zui大输出能力，很多电源在开机时容易烧毁LED负载的现象即可证明这一问题的严重性和在产品中存在的普遍性。
乐真科技的电源产品借助微处理器，均可控制输出端状态，支持开机安全更换负载，从而轻松解决上述问题。此外这些产品在开机上电时将输出端设置为高阻状态，在根源上避免负载受到上电冲击的影响。事实上，即使在示波器中观察，这些产品的上电冲击也十分微弱而几乎可以忽略。
乐真科技的这些产品提供输出端状态控制能力的另一个优势在于对操作者的安全保护。部分型号，例如F2002/F2012程控精密直流电流源和F2030程控功率电流源的输出电压高达100V，超出安全电压范围，此时在更换负载前将输出端设置为高阻状态将为操作者提供对于此高电压的足够隔离，保证操作者安全。如果无法控制输出端状态，例如表头监测型电源，操作者不得不在更换负载时的输出端开路情形下直接面对危险电压，从而产生潜在的电击危险。
（3）大量使用机械易损元件
低数字化程度的设备必须大量使用机械易损元件作为调整的主要执行机构，这成为此类设备的一大隐患。表头监测型电源也不例外，例如使用机械电位器作为调整输出电压和电流的执行器，以及使用琴键开关进行简单的功能设置。
机械电位器由动片和电阻体构成，动片由弹性和强度俱佳的磷铜片制造，其与电阻体之间存在机械触点。长时间使用或频繁旋转可能造成动片和电阻体的表面氧化而产生接触不良，此外电阻体自身的磨损也将产生相似的问题，类似于音响产品中由于电位器磨损而产生的音量调节过程中的沙沙声。调节中的接触不良甚至短暂开路将直接造成输出电压或电流的抖动。当抖动表现为瞬间降低时，将使由此电源供电的电路无法正常工作，例如由可调稳压电源供电的单片机电路。而当抖动表现为瞬间增大时，则可能直接导致负载损伤，尤其在对于愈发广泛的低压集成电路的供电应用中更为明显，这种实际上的瞬间过冲将导致结构脆弱的半导体类型的负载*损毁。
乐真科技的电源产品使用DAC*代替电位器的功能。DAC内部采用CMOS电子开关，属于无机械触点的调整元件。将设置值通过键盘输入至微处理器，微处理器控制DAC产生连续可调的控制电压，控制电压使功率电路输出相应的电压或电流，等效于对电位器的旋转操作。由于不存在机械磨损，DAC可提供远高于电位器的使用寿命。相对于电源的使用寿命而言，DAC通常被认为具有*寿命，从而在结构上杜绝机械磨损造成的负载安全性问题。由于微处理器对用户和输出量之间有效的操作性隔离，即使这些产品中*大量使用的机械元件——键盘按键损坏也不会直接导致输出量的非正常变动，从而确保操作者对输出状态和负载安全性的有效掌控。
此外，相对机械电位器，DAC作为集成电路具有明显更小的体积。由于DAC焊接于电源内部的印刷电路板上，其引入的噪声也可忽略，而电位器则必须通过引线由印刷电路板引至前面板以便操作，模拟电路的长线悬空连接容易接收空间的工频干扰，并直接影响输出电压和电流的质量。虽然使用屏蔽线可在zui大程度上减小噪声，但这种实际上的必需手段却由于大多数表头监测型电源苛刻的追求低成本而省略，并代之以更廉价的普通排线。
（4）无法兼顾调节的速度和精度
表头监测型电源一般具有粗调和细调两个电位器旋钮，这种组合的调整细度比通常固定为100:1，以兼顾粗调的跨度和细调的细度。然而在很多实际应用中，使用粗调电位器旋钮提高调节速度的同时将牺牲调节细度，并造成的可能的由调节操作产生负载过压或过流损伤。另一方面，使用细调旋钮提高调节细度则以损失调节速度为代价。造成此矛盾的根源在于表头监测型电源的构架对操作灵活性的限制。
乐真科技的电源产品通过内部微处理器提供一种更为灵活的调节方式。首先，电压或电流可通过直接输入数值直接设置完成，而微调时，这些产品更可在多个数值设置位提供加/减1的微调能力，即提供由1:1至10000:1，甚至100000:1可设置的准确微调细度。在需要准确大步进粗调以及精细微调并兼顾调节准确度的场合中，这种调节方法可提供旋转电位器旋钮无法达到的方便性，并具有快得多的设置操作速度。
（5）难以使用计算机控制
计算机属于数字设备，与计算机的连接要求电源必须具有足够高的数字化程度，例如至少可操作一种计算机接口。
表头监测型电源的操作本质上仍属于模拟控制方法，由于无微处理器，这类产品无法提供并操作计算机接口，因而其可提供的外控接口只能是接收模拟控制电压的模拟接口。与电位器旋钮由印刷电路板至前面板的长线悬空连接类似，这种通过模拟信号的远程控制也将引入干扰和噪声。即使使用屏蔽电缆，长达几米的可观线长也将降低控制信号的质量，况且尚未考虑低频屏蔽接地的复杂操作和地线环路的影响。
乐真科技的程控电源产品均标准提供RS-232C和USB接口。数字接口的优势在于*的抗干扰性能，例如RS-232C接口的电缆长度可超过10米而不影响通讯质量，而传输模拟信号的屏蔽电缆长度超过1米时即可导致信号质量的可观下降。
此外乐真科技电源产品的计算机接口与电源输出不共地，用户可根据实际应用需求灵活配置地电位，从而避免地线环路的影响。这在测量系统的机柜应用中极为必要，通常地线环路干扰是造成测量系统性能下降的重要而不易察觉的原因。
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