Standalone oder integriert in ATE-System
Multifunktionsnetzteil für den Industrieeinsatz
Bis zu 222 Watt Ausgangsleistung, drei voll isolierte Kanäle, niedrige Restwelligkeit/Rauschen, hohe Auflösung im Low-Current-Mode, integrierter Arbiträrgenerator, vielfältige Ansteuermöglichkeiten – damit ist das neue Netzteil DP2031 von Rigol prädestiniert für Labor- und Produktionsumgebungen.
Von Boris Adlung, Sales & Marketing Manager von Rigol Technologies Europe
Labornetzteile sind aus dem Entwickleralltag nicht mehr wegzudenken. Sowohl die einfache Strom- und Spannungsversorgung als auch komplexere Aufgaben wie etwa das Ausgeben speziell definierter Strom- oder Spannungsprofile werden immer mehr zum Muss. Vor allem die Entwicklung von IoT-Komponenten verlangt nicht nur eine Einspeisung von Nominalströmen, sondern unter anderem auch die Überprüfung des Betriebs im Schlafmodus – was wiederum kleinste Ströme erfordert. Zudem können DUTs sehr empfindlich auf Schwankungen in der Speisung reagieren und im schlimmsten Fall zerstört werden. Daher ist eine sehr genaue und reine Versorgung ein absolutes Muss.
Hier setzt die neue Laborstromversorgung von Rigol an: Mit dem DP2031 hat Rigol ein 222-Watt-Multifunktionsnetzteil für DC-Versorgung auf dem Markt gebracht, das durch Vielseitigkeit besticht und sich optimal für industrielle Anwendungen eignet. Das DP2031 ist ein reguliertes Linearnetzteil mit drei komplett isolierten Kanälen, das sich durch sehr saubere, stabile und präzise Ausgangsspannungen und -ströme auszeichnet.
Sehr niedrige Welligkeits-/Rauschwerte
Generell besitzen DC-Netzteile einen – wenn auch minimal kleinen – AC-Anteil, der aber entscheidend sein kann, um am DUT unerwünschte Effekte auszulösen. Während sich die Welligkeit durch periodische AC-Anteile darstellt, ist das Rauschen ein Ergebnis von zufälligen AC-Abweichungen. Weil es schwierig ist, beides voneinander zu trennen, werden die Welligkeit und das Rauschen gemeinsam in einem Spezifikationswert sowohl für die Spannung als auch für den Strom spezifiziert. Die Welligkeit und das Rauschverhalten an den Ausgängen liegt beim DP2031 bei <350 µVrms/2 mVpp (bei 20 Hz bis 20 MHz). Durch die interne Regulierung kann das Netzteil Schwankungen aus dem Netz mit der sehr geringen Netz-Regulierungsrate von <0,01 % + 2 mV oder + 250 µA auf einen sehr kleinen Wert regulieren und somit die Ausgangsspannung stabil aufrechterhalten.
Variable Strom-/Spannung-Einstellungen
An den Ausgängen liefern die ersten zwei Kanäle jeweils eine DC-Ausgangsspannung bzw. einen DC-Ausgangsstrom von bis zu 32 Volt und 3 Ampere. Der dritte Kanal lässt sich von max. 6 V/5 A auf optional 6 V/10 A erhöhen. Das bedeutet, dass es mit dem DP2031 möglich ist, einen höheren Strom auf dem dritten Kanal auszugeben, um Applikationen, die mehr Strom benötigen, bearbeiten zu können. Das Netzteil bietet noch eine weitere Alternative, um den Strom oder die Spannung zu erhöhen. Hierfür können die ersten zwei Kanäle intern sowohl seriell (höhere Spannung) als auch parallel (höherer Strom) zusammengeschaltet werden, um jeweils die doppelte Ausgangsspannung von bis zu 64 V bei 3 A oder den doppelten Strom von bis zu 6 A bei 32 V zu erreichen. Somit ist keine externe Umsetzung dieser seriellen bzw. parallelen Schaltung nötig, weil diese intern umgesetzt wird.
Abhängig von der Last schaltet das Netz-teil den Ausgangs-Mode entweder auf konstante Spannungsquelle (CV) oder auf konstante Stromquelle (CC). Im CV-Mode ist die Ausgangsspannung stabil und entspricht der eingestellten Spannung. Abhängig vom Impedanzwert der angeschlossenen Last (DUT) wird der Strombedarf variabel definiert und ausgegeben. Im CC-Mode ist es umgekehrt. Hier ist der Ausgangsstrom stabil auf dem eingestellten Wert, und die Spannung wird variabel entsprechend des angeschlossenen DUTs bis zum maximal eingestellten Wert ausgegeben.
Beim DP2031 sind Begrenzungen sowohl für Strom als auch für Spannung (OVP, OCP) einstellbar, zusätzlich ist ein Übertemperaturschutz (OTP) im Gerät integriert. Das Netzteil bietet die Möglichkeit, die Werte (Strom, Spannung) zurückzumessen und auf dem Touchscreen darzustellen. Das DP2031 zeichnet sich außerdem durch sein sehr schnelles Einschwingverhalten von weniger als 50 µs bei einer Lastenänderung von 50 % auf 100 % oder umgekehrt aus. Durch die voll isolierten Ausgänge lassen sich auch von Masse entkoppelte Anwendungen bzw. Schaltungen mit einer isolierten Bezugsreferenz bearbeiten.
Vielseitige Anschluss- und Steuermöglichkeiten
Das Netzteil ist mit Ausgängen sowohl auf der Vorder- als auch auf der Rückseite versehen. Damit lässt es sich optimal in einem automatischen Testsystem (Automatic Test Equipment, ATE) in der Produktion einsetzen. Hierfür hat Rigol auch die Kommunikationsgeschwindigkeit für die automatische Kontrolle optimiert, um eine Befehlsbearbeitung von 10 ms zu erreichen. Wichtig hierbei ist, dass mit einem SCPI-Befehl mehrere Kanäle gleichzeitig angesprochen werden können. Das DP2031 ist über LAN, RS232 und USB ansteuerbar, und wie alle Rigol-Geräte lässt es sich auch über den SCPI-Befehlssatz ansteuern und kontrollieren. Müssen andere Messgeräte zum Messaufbau hinzugefügt werden, lassen sich diese über die Digital-IO-Schnittstelle mittels vier voneinander unabhängigen Trigger-Ein- bzw. -Ausgänge steuern. Diesen können jeweils unterschiedliche Aufgaben zugeteilt werden.
Weil gerade in der Produktion der Platz oft begrenzt ist, bietet Rigol für das DP2031 ein 19-Zoll-Rackmount-Installationskit für ein oder zwei Geräte an. Somit ist das DP2031 eine optimale Lösung für den ATE-Einsatz in Bezug auf den Einbau, die Verdrahtung auf der Rückseite, die Schnittstellen und die Kommunikationsgeschwindigkeit.
Sense-Verkabelung
Die Ausgänge auf der Rückseite bieten pro Kanal die Möglichkeit, einen Sense-Anschluss umzusetzen. Diese Anschlüsse sind sinnvoll, wenn z. B. ein höherer Strom auf das DUT gegeben wird oder die Testkabel zwischen Netzteil und DUT relativ lang sind und der Spannungsabfall an den Testkabeln nicht toleriert werden kann. Scheiden kürzere oder dickere Messkabel als Abhilfe aus, ist die Vierdrahtverbindung eine adäquate Lösung. Durch Einsatz zusätzlicher Sense-Leitungen – je eine an »+« und »-« – wird am DUT die Spannung angelegt, die am Netzteil eingegeben wird (Bild 1).
Das wird erreicht, weil über die Sense-Verkabelung der Spannungsabfall am DUT direkt mit einem hochohmigen Voltmeter vermessen wird. Dank der Hochohmigkeit fließt fast kein Strom durch die Sense-Leitungen, und der Spannungsabfall beträgt dadurch in den Sense-Leitungen nahezu 0 V, sodass der genaue Spannungsabfall direkt am DUT ermittelt werden kann. Die Einstell- sowie Rückmessgenauigkeit am Netzteil ist durch den Sense-Anschluss sehr hoch, was ohne diese zusätzliche Verdrahtung nicht der Fall wäre. Hierbei ist zu empfehlen, dass sowohl die Messkabel verdrillt werden und die Sense-Verkabelung separat ebenfalls verdrillt wird. Außerdem sollte die Sense-Verkabelung so kurz wie möglich sein und einen kleinen Widerstand aufweisen.
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- Integrierter Arbiträr-Generator
