通常認(rèn)為，測試系統(tǒng)要求使用線性電源，因?yàn)榫€性電源具有輸出噪聲低、快輸出響應(yīng)等優(yōu)勢。但是，精心設(shè)計(jì)的開關(guān)電源同樣會(huì)實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的性能，可以與優(yōu)秀的線性電源相媲美。電子產(chǎn)品的競爭格局正在不斷變化，特別是通信和信息系統(tǒng)，這需要更高的DC功率和電流為其組件和器件供電。在選擇系統(tǒng)DC電源時(shí)，更高的功率要求給測試帶來了新的挑戰(zhàn)。對更高功率的應(yīng)用，由于體積、供貨時(shí)間和成本，開關(guān)系統(tǒng)DC電源通常是首選。新一代開關(guān)系統(tǒng)DC電源可以達(dá)到線性電源的性能，同時(shí)提供更高的功率密度。在許多情況下，這可能是更好的整體選擇，它可以節(jié)約機(jī)架空間，降低成本，同時(shí)滿足性能需求。因此，根據(jù)要求、而不是根據(jù)電源的工作類型來選擇電源，是最明智的方法。
線性DC電源結(jié)構(gòu)
如圖1所示，線性DC電源的概念和基本實(shí)現(xiàn)方式相對來說都非常簡單：
1. 變壓器把AC電壓轉(zhuǎn)換成與要求的最大DC輸出電壓相一致的值。
2. AC電壓被整流為DC電壓。
3. 大功率電解電容器濾波掉疊加在未穩(wěn)壓的DC電壓上的大部分AC紋波電壓。
4. 串聯(lián)的功率晶體管控制著未穩(wěn)壓的DC電壓和穩(wěn)壓的DC輸出電壓之差。為正確穩(wěn)壓，在串聯(lián)的晶體管中必需保持一些電壓。
5. 誤差信號放大器比較輸出電壓與參考電壓，在期望的設(shè)置上穩(wěn)定輸出。
6. 最后，輸出濾波電容器進(jìn)一步降低AC輸出噪聲和紋波，降低輸出阻抗，實(shí)現(xiàn)更加理想的純電壓源特點(diǎn)。
線性DC電源設(shè)計(jì)已經(jīng)非常成熟，現(xiàn)在主要是逐漸增加效率和改善熱量管理。在正確實(shí)現(xiàn)時(shí)，其簡明配置具有以下的優(yōu)點(diǎn)：對AC源和負(fù)載的變化具有快速的輸出瞬態(tài)響應(yīng)；低輸出噪聲和紋波；低電流共模噪聲；在較低輸出功率上非常經(jīng)濟(jì) (在大約500W以下)
它存在的缺點(diǎn)主要有：功率效率差，在全部輸出電壓時(shí)一般不到60%，在更低的輸出電壓設(shè)置上，效率會(huì)進(jìn)一步下降；物理尺寸大，重量高；在較高的功率上成本高 (在大約500W以上)。
傳統(tǒng)的開關(guān)DC電源結(jié)構(gòu)
圖2所示的基本開關(guān)電源要復(fù)雜得多：
1，首先對AC輸入進(jìn)行整流和濾波，提供未穩(wěn)壓的高壓DC，為下一步DC到DC轉(zhuǎn)換電路供電；
2，功率晶體管開關(guān)將直流轉(zhuǎn)換為20 kHz ～ 50 kHz高壓高頻 AC脈沖；
3，根據(jù)輸出電壓的要求選擇適當(dāng)線匝比率的AC脈沖電壓變壓器；
4，這個(gè)變壓器將AC脈沖電壓整流成脈沖 DC電壓；
5，LC (電感器／電容器)輸出濾波器把脈沖DC電壓平均成電源輸出上的連續(xù)DC電壓；
6，與線性電源一樣，誤差信號放大器比較DC輸出電壓與參考電壓，在期望的設(shè)置上穩(wěn)定輸出；
7，調(diào)制器電路把誤差信號放大器信號轉(zhuǎn)換成高頻脈寬調(diào)制的波形，驅(qū)動(dòng)開關(guān)電源晶體管。
傳統(tǒng)開關(guān)DC電源所具有的優(yōu)點(diǎn)如下：功率轉(zhuǎn)換效率高，一般達(dá)到80% ；對于較高功率可以做得體積小，重量輕；成本比較低，特別是在較高功率時(shí)。
傳統(tǒng)開關(guān)DC電源存在的缺點(diǎn)是：高輸出噪聲和紋波；高共模電流噪聲；對AC源和DC輸出負(fù)載變化響應(yīng)慢。
傳統(tǒng)開關(guān)DC電源性能在很大程度上是針對成本、效率和體積優(yōu)化的結(jié)果，而這幾個(gè)方面正是線性 DC電源所缺乏的。在正確優(yōu)化時(shí)，開關(guān) DC電源可以與線性DC電源有效地展開競爭。
更多的功率和電流
新一代通信和數(shù)字信息系統(tǒng)所需的DC功率和電流一直在呈指數(shù)級提高。與此相適應(yīng)，分布式功率結(jié)構(gòu)(DPAs)也在不斷發(fā)展。這推動(dòng)著開關(guān)電源設(shè)計(jì)的性能和效率不斷提高，而且要求更高的功率，從而給測試設(shè)備市場帶來了技術(shù)的改進(jìn)，以便為這些市場上的供電設(shè)備和測試設(shè)備提供支持。
這些系統(tǒng)中的許多元器件和組件都要求高達(dá)幾千瓦的DC功率，如基站RF功放和海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備。許多設(shè)備從24V或48V DPA總線供電。它們可能采用DC/DC轉(zhuǎn)換器，創(chuàng)建較低的本地總線電壓。負(fù)荷點(diǎn)(POL)穩(wěn)壓器為最終負(fù)荷提供最終電壓電平，而不管其是微處理器、數(shù)字電路、模擬電路還是其它器件。POL穩(wěn)壓器可以量身定制，提供特定負(fù)荷所需的性能。
為適應(yīng)這些市場趨勢，測試設(shè)備供應(yīng)商現(xiàn)在針對這些市場為測試設(shè)備提供了功率更高、密度更高的系統(tǒng)DC電源。其中一個(gè)實(shí)例是Agilent N5700 DC電源家族。這些電源在真正的1U高的全機(jī)架寬度封裝中，提供了750W或1,500W的輸出功率及6V ～ 600V輸出。多臺(tái)設(shè)備可以連接起來，實(shí)現(xiàn)更高的功率。這些功能使其特別適合高功率測試應(yīng)用，包括測試基站功放和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，同時(shí)最大限度地降低測試機(jī)架空間要求。
高性能不再是線性電源專利
通過采用POL穩(wěn)壓器，DPA還在需要的地方提供了更高的性能，如為靈敏的模擬和混合信號組件供電。測試設(shè)備供應(yīng)商再次作出反應(yīng)。更高的開關(guān)頻率、基于交替開關(guān)的結(jié)構(gòu)、完善的濾波技術(shù)及精心設(shè)計(jì)，創(chuàng)造出能夠達(dá)到線性電源性 能的新一代程控測試用系統(tǒng)DC電源。其中一個(gè)實(shí)例是Agilent N6700模塊化電源系統(tǒng)。其密度約比同類的線性電源高出三倍，擁有最高4個(gè)輸出，在1U高的封裝中提供總計(jì)高達(dá)400瓦的輸出功率。同時(shí)，其輸出噪聲和瞬態(tài)響應(yīng)與線性電源相當(dāng)，如表1所示。它特別適合許多低噪聲測試應(yīng)用，如模擬PCB測試，而過去只有線性程控DC電源才被視為可以接受的電源。
對共模噪聲電流的考慮
在共模噪聲電流性能上，線性DC電源一般要優(yōu)于開關(guān) DC電源。這在某些對噪聲敏感的應(yīng)用中可能會(huì)成為問題。如圖3所示，共模噪聲電流是從輸出端與地之間的電流噪聲信號。相對較高的相關(guān)阻抗，共模噪聲本身就是電流信號。
在傳統(tǒng)開關(guān)DC電源中，共模噪聲電流通常要高得多。開關(guān)晶體管的高壓轉(zhuǎn)換(dV/dt)在電容上耦合到輸出，生成高達(dá)幾百mA的峰值高頻電流。相比之下，正確設(shè)計(jì)的線性DC電源通常只會(huì)生成幾微安的峰值共模噪聲電流。值得一提的是，如果設(shè)計(jì)不慎，即使線性DC電源仍能夠生成幾mA的峰值共模噪聲電流。
高頻峰值電壓疊加在DC輸出電壓上時(shí)，共模噪聲電流可能會(huì)成為問題。這取決于DUT通路中的電流幅度和阻抗不平衡。如果足夠大，這要比常模(差模)噪聲電壓更加麻煩。一般來說，微安級的線性DC電源可以忽略不計(jì)，而傳統(tǒng)開關(guān)DC電源幾百毫安的電流則可能會(huì)引起關(guān)注。由于共模噪聲電流經(jīng)常被錯(cuò)誤理解或忽略，人們可能會(huì)留下錯(cuò)誤的印象，即開關(guān)DC電源有高共模噪聲電流，從而認(rèn)為所有開關(guān) DC電源都不適合進(jìn)行測試。
但事實(shí)證明，共模噪聲電流通常對大多數(shù)應(yīng)用并不是問題，大多數(shù)應(yīng)用對噪聲相對并不敏感。例如，這里討論的通信和數(shù)字信息系統(tǒng)使用的器件在實(shí)際使用時(shí)就通過開關(guān) DC電源供電。同樣，數(shù)字電路在電路板上生成相當(dāng)大的噪聲，本身就有明顯的噪聲余量。
在共模噪聲電流是問題的情況下，例如，與某些靈敏的模擬電路一樣(如雷達(dá)中)，增加濾波技術(shù)是一個(gè)選擇。然后，測試工程師會(huì)利用開關(guān) DC電源提供的優(yōu)勢。優(yōu)秀的開關(guān) DC電源可以在測試夾具上采用相應(yīng)的低通濾波技術(shù)，能夠衰減共模噪聲電流中存在的高頻諧波。這些濾波技術(shù)還可以有效用于其它高頻噪聲上，包括AC源EMI和接地環(huán)路拾取噪聲。不管采用哪種電源結(jié)構(gòu)，都可能會(huì)存在這些其它噪聲。
表2匯總了各種DC電源典型的共模噪聲電流性能。通過認(rèn)真設(shè)計(jì)電源，可以最大限度地降低共模噪聲電流，使系統(tǒng)開關(guān)DC電源適合低噪聲測試的應(yīng)用。例如，Agilent N6762A DC電源模塊就是專門設(shè)計(jì)的開關(guān) DC電源，其峰值共模噪聲電流不到2毫安。由于其更接近于線性電源的性能，而不是傳統(tǒng)開關(guān)電源的性能，因此不管用于什么應(yīng)用，其都不可能成為問題。