高性能三通道双向电源：实现更多测试与更高吞吐量

  : 电子产品世界

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　　随着科技的飞速发展，测试工程师们常常面临这样的挑战：生产需求超出了现有测试系统的能力，或者需要同时测试多个参数。在这种情况下，传统的解决方案通常是构建更多的测试系统并配备更多的测试设备，尤其是在需要多台直流电源的大功率应用中。然而，这种方法不仅成本高昂，还增加了系统的复杂性和维护难度。
　　典型应用场景包括：
　　- 测试带有多个逆变器和电池备份的太阳能电池组，确保其在复杂工况下的性能和可靠性；
　　- 同时为电动汽车（EV）的推进系统及传感/控制子系统供电并进行测试，以验证系统的整体性能；
　　- 在测试DC-DC转换器时，需要使用多台电源设备来模拟不同的工作条件。
　　这些听起来熟悉的应用场景，正推动大功率直流电源的需求激增。如今，EA Elektro-Automatik为此提供了解决方案。EA-PSB 20000三通道系列的15 kW和30 kW可编程双向直流电源，配备三个独立、隔离的双象限通道，既能供电也能吸收电能（图1）。传统测试中需分别使用电源和负载设备，而EA-PSB 20000的单个通道可作为电源，另一通道则作为负载。三通道设计省去了多台电源和负载设备，节省成本与机架空间。

　　图1 EA-PSB 20000可编程双向电源的前后面板。后面板显示三个独立电源的连接接口
　　直流可编程电源测试的无妥协方案
　　尽管EA-PSB 20000将三通道集成于单一设备，但每通道均具备强大性能。3U型号提供了三个5 kW通道，其六种型号的输出（输入）范围覆盖从0–60 V（170 A/通道）到0–920 V（20 A/通道）。例如，60 V型号可以提供高达170 A的电流，而920 V型号则适用于高电压应用场景。4U型号的功率翻倍，达到10 kW/通道，电流容量也相应提升，最高可达340 A/通道（60 V型号）或40 A/通道（920 V型号）。通过并联通道，3U和4U型号的总功率可分别提升至15 kW和30 kW，满足更高功率需求。
　　若需更高功率，可并联多达8台EA-PSB 20000，实现最高240 kW输出。15 kW型号并联后最大电流达4080 A（24通道并联），30 kW型号则可达8160 A。此外，15 kW与30 kW型号可混合搭配，灵活实现30 kW至240 kW的功率需求。
　　对于800 V电池驱动的汽车电路测试，EA-PSB 20000支持串联两台设备，输出高达1840 V电压。
　　全面的电源性能和简化的进阶功能
　　传统电源仅在额定电压和电流（VMax和IMax）下提供最大功率，而EA双向电源具备真正的自动量程特性（图2），可在额定电压的1/3至最大值范围内持续输出满功率。相比之下，传统矩形输出特性的电源需三倍功率才能匹配EA电源的电流能力（图3），从而显著降低测试系统成本。

　　图2 EA-PSB 20000双向电源的自动量程输出特性曲线

　　图3 传统电源需三倍功率才能达到同等电流输出
　　EA-PSB 20000内置函数发生器，支持生成电池、燃料电池和太阳能电池板的I-V曲线，以及正弦、三角波、方波等标准波形，还能自定义斜坡、脉冲和任意波形。动态测试能力可验证被测设备在噪声环境下的响应，无需外接波形发生器，节省成本与空间。

　　图4 生成斜坡波形的电压与时间参数设置
　　三通道设计允许一台EA-PSB 20000同时作为电源和负载（图5）。例如，测试DC-DC转换器时，一通道供电，另一通道作为电子负载验证输出规格，无需额外设备。

　　图5 EA-PSB 20000一通道为DC-DC转换器供电，另一通道作为负载
　　高效双向电源设计
　　EA-PSB 20000采用再生技术（图6），可将96.5%的吸收能量回馈电网。高能效不仅降低电费，还减少设备发热，从而降低冷却需求，进一步节约成本。

　　图6 EA-PSB 20000双向电源的能量回馈效率高达96.5%
　　三通道双向电源降低设备采购成本，高能效减少运营开支。独立通道设计使吞吐量提升高达3倍，机架空间节省67%。得益于SiC功率MOSFET技术，15 kW和30 kW功率分别压缩至3U和4U机箱内，实现超高功率密度。
　　每通道均配备过流、过压、过功率和过热保护，提供高功率与卓越安全性。并联时，主-从总线（Master-Auxiliary-Bus）确保所有通道同步控制，共享总线（Share-Bus）则均衡分配负载，避免单通道超载。
　　EA-PSB 20000支持1 ms快速通信，内置USB、1 Gb以太网、5 Mb CAN FD和100 Mb EtherCAT接口，电气隔离设计有效抗干扰，适配汽车及工业系统。EA-PSB 20000系列以自动量程提供最宽电流范围，内置函数发生器可替代4–6台设备，吞吐量提升3倍，空间与成本节约效果显著。再生技术进一步放大效益。
　　EA-PSB 20000系列不仅以更少的硬件实现了更高的功率、更强的功能与更优的效率，还为测试工程师提供了一种高效、灵活且经济的解决方案。随着科技的不断进步，EA-PSB 20000系列将继续引领行业创新，助力工程师们在多电源/负载测试场景中实现更高的效率和更低的成本。